W火焰锅炉因其火焰行程长、炉内的高温烟气向火焰根部回流而被广泛应用于无烟煤和贫煤的燃烧。但在日常运行中也出现氮氧化物排放高、燃尽差、易结渣等问题。热风包裹低NOx燃烧技术(HAP)是一种我们自主研发的新型W火焰锅炉低NOx燃烧技术。此技术是在常规W炉的基础上,布置了双层OFA喷口,并在下炉膛增加了冷灰斗二次风和炉底二次风。旨在通过进一步的深化分级燃烧,延长煤粉颗粒在炉内的停留时间和优化炉内配风来达到降低NOx排放,减小飞灰含碳量和易结渣的问题。本文按照冷态单相模化实验**冷态数值模拟—*热态试验**热态数值模拟的思路,对HAP技术的w火焰锅炉的内部流场、燃烧特性、NOx排放特性等进行了研究,为HAP低NOx燃烧技术的实际工业应用提供理论基础和借鉴。冷态单相模化实验研究了应用HAP技术后炉内流场的特性及多个主要因素对流场特性的影响。相比于常规的w火焰锅炉,应用HAP技术的w炉内流场具有以下特点：次风下探深度大、炉内充满度高、壁面未出现严重的贴壁流动、并且结渣风险较小。同时,HAP技术也能够扩大炉内的高温烟气回流区,消除冷灰斗区域的低温反流区。实验还研究了前后墙二次风倾角、冷灰斗二次风倾角和冷灰斗二次风位置等主要因素对HAP技术炉内流场的影响,实验结果表明前后墙二次风倾角为45。,冷灰斗二次风为0。布置在上部为最佳组合。采用Fluent软件对冷态实验的工况进行了模拟计算。实验发现模拟结果与实验数据基本吻合,验证了HAP技术具有较大的一次风下探深度和高温烟气回流区,消除冷灰斗低温反流区等特点。数值计算结果也表明45。前后墙二次风,0。冷灰斗二次风布置在上部仍为最佳组合。在3.52MW的w火焰煤粉锅炉进行HAP技术的燃用贵州无烟煤的热态实验研究。实验发现HAP燃烧技术能够避免炉内的高温区域生成大量的Nq,炉底热风和OFA风虽然对炉内烟气温度分布影响较小,但对煤粉燃尽影响较大;而冷灰斗二次风则对NOx排放影响较大。随着炉膛出口过量空气系数的增加,炉膛温度先增加后趋于稳定,NOx排放量增加。经优化,过量空气系数在1.1时,炉内NO,排放和飞灰含碳量最低,燃烧最佳。实验得到的飞灰含碳量在5%士3%,NOx排放可控制在700±200mg/m3。与改造前的普通W燃烧方式工况相比,能够保证炉膛燃烧效率不降低,炉膛出口NOx排放量降低27.23%-61.68%。最后,本文也针对W火焰锅炉HAP低Nox燃烧技术进行了热态数值模拟计算,结果表明了HAP技术具有较大的一次风下探深度和较长的炉内停留时间,同时较大的高温烟气回流也能够帮助煤粉快速着火。普通的W火焰锅炉会在冷灰斗区域和下炉膛中部有较大面积的NOx生成。而HAP技术深化分级燃烧且消除了反流,使得炉膛中下部仍处于还原性区域中,抑制了NOx的生成。总的来说,模拟计算的结果和实验结果较为吻合,各HAP工况均比普通工况NOx排放量降低约50%左右。Nox排放量都是随着过量空气系数的增加而增加,且当过量空气系数大于1.3以后NOx的增加速度加快。