循环流化床(circulating fluidized bed，CFB)锅炉由于其较高的燃烧效率，较低的原始排放以及可燃烧劣质煤种等优点在我国大力发展。为满足严格的环保要求，需要进一步提高炉内燃烧经济性和降低锅炉污染排放，以达到超低排放的要求。为此，需要进一步提高炉内燃烧的均匀性及脱硝效率。由于CFB锅炉炉内燃烧过程极为复杂，现场实测难度很大，但又急切需要了解炉内的气固流动、燃烧以及脱硝反应过程，寻找进一步优化的技术方案，因此论文选题针对比较典型的300MW亚临界CFB锅炉展开一系列数值模拟和实炉测量工作。
　　本文采用欧拉-拉格朗日方法对不同返料偏差下300MW亚临界CFB锅炉的气固两相流动进行了数值模拟研究，还对该锅炉稀相区、旋风分离器进口和出口的烟气成分进行了取样分析，然后以实炉测试获得的烟气分布为边界条件，对不同工况下旋风分离器内选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）脱硝过程进行了数值模拟研究。
　　返料偏差对炉内气固流动均匀性影响的模拟结果表明：返料偏差对沿炉膛高度、宽度和深度方向的颗粒浓度分布的影响主要集中在密相区，对上二次风口以上区域的颗粒浓度及分布影响较小；外循环回路的返料偏差不是造成炉膛出口气固流动和燃烧不均匀的主要因素，即使返回炉内的循环灰量偏差达30%，这一偏差的绝大部分会消失在密相区中。
　　实炉烟气测试结果表明炉内确实存在燃烧不均匀性，导致炉膛稀相区水平截面上的烟气分布不均匀，在锅炉深度方向上，前墙的煤量都要高于后墙；在锅炉宽度方向上，两侧墙给煤多而中部区域给煤少，使得不同分离器进口NOx竖向分布也不均匀，#1和#3分离器水平烟道的NOx呈现先增大后减小的趋势，最高点位于深度5m处，而#2分离器的NOx竖向分布基本呈逐渐增大的趋势。通过对比稀相区以及分离器进口烟气测试结果，发现炉膛稀相区的烟气成分分布，绝大部分会传导至旋风分离器的入口，分离器入口处的烟气成分分布，是炉膛烟气成分分布以及烟气成分扩散共同作用的结果，水平烟道顶部区域的烟气组分浓度主要来自于前墙的烟气，而底部区域主要受后墙烟气的影响，中部区域受炉膛中心区域烟气的影响。
　　在实炉烟气测试的基础上，对不同进口烟气分布和不同尿素流量分配下的旋风分离器内SNCR脱硝过程进行了数值模拟研究，结果表明：分离器锥体段的NO浓度比水平烟道截面的NO浓度要低；分离器壁面附近的NO浓度和NH3浓度比中心区域的NO浓度和NH3浓度要高；NH3与NO的还原反应主要发生在水平烟道的中部和下部以及锥体段部分。不同进口烟气分布对脱硝反应的影响主要体现在进口水平烟道内；根据实测NOx分布对不同位置喷枪的尿素流量进行调整后，可以使脱硝效率得到一定程度的提高，表明脱硝方案是可行的，对尿素流量进行更加精准的分配，可以得到最佳的脱硝优化方案。