我国现为了提高火电运行灵活性,需挖掘燃煤机组深度调峰潜力,而机组最低稳定负荷主要受锅炉的燃烧稳定性、环保设备的安全性等因素的制约,要想提高机组调峰能力需从锅炉侧下手。锅炉低负荷运行时存在一次风气流中煤粉浓度过低的问题,容易造成着火燃烧不稳和氮氧化物生成量大大增加。解决了这一问题可以提高燃烧稳定性和减小环保设备压力,提高机组调峰能力。本论文提出组合式一次风管的设计来解决这一问题,即对应单个燃烧器采用多管组合式送粉管道,并将对应的燃烧器改造为与管径相匹配的多喷口燃烧器。通过控制组合式送粉管道上的阀门,使通流面积可以随负荷降低而减小,减少送风量,防止煤粉沉积的同时可以保持煤粉浓度在最佳值附近。以某电厂660MW级四角切圆燃煤锅炉为例,运用ANSYS FLUENT数值模拟软件,采用煤粉燃烧综合模型和污染物排放模型等其他数学模型,分别模拟其采用传统一次风管和组合式一次风管在低负荷运行时炉膛内部的空气动力场、温度场和氮氧化物浓度场,具体分析组合式一次风管的设计对锅炉工作的影响。结果表明:(1)当并列送粉管道数选取适当、多喷口燃烧器改造合理时,采用组合式一次风管不会使空气动力场的组织变差。(2)低负荷时采用组合式一次风管可以保证煤粉气流及时稳定的着火燃烧,提高了火焰充满度和温度分布均匀性,使锅炉低负荷运行时燃烧不稳、水动力工况安全性低等问题得到很好解决;极低负荷时采用组合式一次风管可以保证锅炉不需要投油就可以稳定燃烧不熄火,降低极低负荷运行时的成本和减少投油给锅炉运行带来的危害,降低最低稳燃负荷。(3)采用组合式一次风管一方面可以提高SCR脱硝系统入口烟温,缓解锅炉低负荷运行时SCR入口烟温低,脱硝效率下降和易生成硫酸氢铵危害锅炉安全运行的问题;另一方面可以控制着火初期的过量空气系数,降低燃料型NO_X的生成量,从而减少炉膛出口总的NO_X排放量。结合两方面的作用可以有效控制锅炉低负荷运行时NO_X的排放,减小环保压力。锅炉低负荷运行时采用组合式一次风管可以缓解限制大型燃煤机组深度调峰潜力的主要问题,提高大型燃煤机组深度调峰能力,提高火电运行灵活性。