目前国内火电机组一方面面临着煤质差、超低污染排放等压力,另一方面面临着新能源行业发展带来的深度调峰挑战。本文针对某330 MW机组亚临界对冲锅炉低氮及深度调峰改造进行数值模拟,对比分析改造前后各负荷下炉内燃烧情况和组分分布情况,并结合现场试验数据验证了改造效果。首先,结合燃烧理论和相关改造经验就改造前锅炉运行状态进行问题总结和原因分析,结果表明:原最下层燃烧器采用前后墙对冲布置干扰了燃烧器的正常运行,造成NOx生成较量大,建议将后墙一层燃烧器移至前墙最上层;将第二层燃烧器改造为集成LNG(Liquefied Natural Gas)的富氧点火燃烧器,使一次风以着火状态进入炉膛,提高锅炉深度调峰和低NOx的能力;另外燃尽风和贴壁风也做相应改造。然后,利用Chemkin软件计算了掺混LNG煤粉气流燃烧时NOx的生成和还原过程,并探究了影响该过程的主要因素,构建了合适的NOx模型用于CFD计算。结果表明:NO生成过程很快,约1 ms,在贫氧时,NO生成量与温度成反比,还原过程相对缓慢,并且其与温度和LNG投运量有关,而在富氧时,NO生成与温度成正比,还原过程几乎不发生;LNG投运量的增加在贫氧时可增强对NO生成的抑制作用,且在1200℃时抑制过程增强的效果最为明显;在燃烧室上验证了所构建的NOx模型能有效反映空气分级燃烧对NOx生成的抑制作用。最后,根据该锅炉实际尺寸和结构建立从冷灰斗至省煤器出口段区域的几何模型,并选择合适的数学模型和所构建的NOx模型利用Fluent进行燃烧和NOx生成计算。结果表明:在改造后BMCR负荷下,避免了原燃烧器布置方式带来的底层火焰“叠加”的现象,火焰高度较改造前略有上移;改造后CO分布范围较改造前增大,增加了 NOx还原时间。改造后深度调峰时,在50%及以上负荷炉内燃烧稳定,主燃区温度分布水平较为相似,燃烧器还原区存在明显,炉膛出口 NOx排放水平低于350mg/m3(6%O2,标态干基),达到改造目标;在25%负荷投LNG富氧燃烧系统时,一次风煤粉气流以主动燃烧的状态进入炉膛,有效地起到稳燃作用,而还原性燃烧状态及LNG分解生成的还原性基团抑制了 NOx的生成,炉膛出口 NOx排放由380 mg/m3降至316mg/m3,满足改造目标。对比分析了改造后的计算结果和现场试验数据,改造后锅炉负荷可深度调峰至75 MW,NOx排放在稳燃负荷以上均满足改造目标,且试验值和计算值误差较小,体现了改造方案的有效性和所构建NOx模型的准确性。相关改造经验可以为国内同类型火电机组改造提供参考。