随着氮氧化物的减排政策的日益严格要求,越来越多的燃煤发电厂采用新型技术来降低氮氧化物的排放。其中空气分级燃烧技术因运行成本低、效率高、燃料适应性广等特点是目前各大电厂降低NO_x排放的首选技术。采用空气分级燃烧技术会在初始燃烧区形成高浓度的还原性气体,进而促使水冷壁附近生成较高浓度的H₂S,引发硫化物型高温腐蚀现象的发生。为采取有效对策,抑制高温腐蚀的发生,因此需揭示煤粉燃烧过程中硫元素的演化,尤其是燃烧过程中含硫组分生成分布特性。本文采用ANSYS Fluent 19.1软件对18k W直流燃烧器进行3维数值模拟研究。基于煤中硫元素不同的赋存形态建立有机硫热解释放数学模型。通过用户自定义函数（UDF）的形式将建立的有机硫热解释放模型编译链接到煤粉燃烧程序中,并耦合固态无机硫反应动力学模型和含硫组分气相总包反应机理模型实现煤粉燃烧过程中主要气体组分与含硫组分生成浓度预测。通过将过量空气系数α=0.8工况下数值模拟值与试验值对照,验证了燃烧模型和硫演化模型的可靠性。通过上述验证的模型对过量空气系数由0.6至0.95的八种工况进行数值模拟研究,探究过量空气系数对煤粉燃烧和含硫组分生成浓度分布的影响。模型验证结果表明,当前建立的含硫组分气相总包反应机理考虑CO、H₂、CO₂、H₂O气体与SO₂、H₂S、COS、CS₂含硫组分协同反应。中心轴线和燃烧器出口主要气体组分模拟值与试验值误差小于10%,四种含硫组分模拟值与试验值误差小于20%。对比分析八种富燃料工况下过量空气系数对煤粉燃烧和含硫组分生成浓度分布的影响可得出,随着过量空气系数的增加,CO₂生成浓度值与O₂含量具有线性递增关系;CO生成浓度值与O₂含量具有线性递减关系;SO₂生成浓度值与O₂含量具有线性递增关系;H₂S、COS和CS₂生成浓度值与氧气含量呈线性递减关系。本文的研究对煤粉燃烧过程硫元素的演化提供了理论支持,尤其为煤粉锅炉控制H₂S生成和防止水冷壁硫化物型高温腐蚀提供参考。