在我国电力工业中,燃煤发电占据着主要地位,这一方面消耗了大量的终端能源,另一方面带来了严重的环境污染。因此,节约资源和降低污染是我国火电厂所面临的急需解决的问题,研究开发燃煤发电厂高效、低NOx排放与低负荷稳燃控制技术对于实现火电结构调整和电力工业的可持续发展具有重要意义。随着浓淡燃烧、分级燃烧及富氧燃烧等先进技术的应用,四角切圆煤粉燃烧以其在燃烧组织方面上的优点,已成为了我国燃煤电站锅炉普遍采用的一种燃烧方式。然而,针对我国动力用煤的具体特点,现有的切圆燃烧技术仍有许多需要改进、完善和发展之处。对于燃用贫煤和劣质烟煤的中小型煤粉锅炉,在分级燃烧条件下其NOx排放和煤粉燃尽之间存在互相制约的问题。解决好低NOx燃烧与锅炉高效率之间矛盾的有效方法是采用先进的炉内燃烧组织技术,如何获得好的炉内空气动力结构及燃烧形式,在保证燃烧安全和高效的前提下获得低的NOx排放是目前科技工作者的主要目标。论文针对某公司热力厂150t/h锅炉燃烧效率低、NOx排放浓度高、炉膛结焦和低负荷稳燃能力差等问题,在广泛查阅文献资料和对现有高效、低NOx燃烧技术手段进行充分分析论证的基础上,从研究煤粉燃烧过程中NOx生成机理和煤粉锅炉NOx排放浓度的控制技术着手,借助计算机数值模拟技术,应用k-ε-g气相湍流燃烧模型及煤的双挥发反应热解模型对炉内流动及燃烧过程进行了数值计算,在炉内冷态动力场测试结果及颗粒轨迹、速度场模拟的基础上,首次开发了150t/h四角切圆燃烧煤粉锅炉膜法富氧局部助燃技术,设计了膜法富氧局部助燃系统。创新性地提出了用富氧风作为炉顶燃尽风和贴壁风的分级燃烧新思想,并首次在150t/h煤粉锅炉上实现了膜法富氧局部助燃的实炉工业试验,通过燃烧调整试验确定了在富氧局部助燃工况下的合理运行参数。针对150t/h四角切圆煤粉锅炉,结合富氧局部助燃技术的应用,利用人工神经网络进行锅炉低NOx燃烧特性和热效率特性的建模,并采用遗传算法对锅炉燃烧进行全局优化,开发了指导运行人员高效低NOx燃烧运行指导软件,合理优化控制运行条件,保证锅炉燃烧效率的同时尽量降低NOx排放。实践应用结果表明,富氧局部助燃技术的科学应用,通过合理组织燃烧过程和优化操作运行,在保证较高热效率的同时大幅度地降低了NOx排放量,有效地解决了燃用贫煤煤粉锅炉飞灰含碳量与NOx排放浓度之间的矛盾,并能有效防止炉膛结焦和高温腐蚀、提高低负荷稳燃能力,对实现锅炉经济、安全、稳定运行具有重要的实际应用价值。