本项研究以华能南京电厂2台300MW直流锅炉机组的蜗壳式旋流燃烧器为研究对象的原型,建立了一台蜗壳式燃烧器模型及其改为双调风的燃烧器模型.试验对一模型的自模化区进行了测定,得出了旋流燃烧器模型一、二次风的临界雷诺数.采用五孔探针三维气流测量系统,对两种模型的出口气流空气动力场进行了详细的测量,并利用火花示踪技术直观显示其出口气流轨迹,此外,还利用大型流场计算软件TASCFLOW对部分工况的流场分布与混合温度场分布进行了数值模拟计算,得出了与实际测量相近的结果.试验研究表明,燃烧器结构和气流参数(二次风旋流挡板开度、二次风扩口角度、一二次风气流速度等)对出口流场特性(综合旋流强度、气流扩展角、回流区尺寸和中心回流区的回流量)有决定性的影响,进而影响煤粉燃烧和NOx生成.对于该型蜗壳式燃烧器,二次风扩口角度不宜选得太大(小于45°).在较大的扩口角度条件下,二次风旋流挡板开度不宜太大,否则易导致燃烧器出口气流飞边,破坏燃烧工况.理论分析认为,蜗壳式燃烧器的综合旋流强度较高,中心烟气回流量较大,在煤粉燃烧初期造成较高的温度环境,同时,一二次风混合强烈,这是燃烧稳定性较好,但NOx排放高的原因.对双调风燃烧器,由于二次风分级,降低了综合旋流强度,使得中心烟气回流量减少,燃烧初期的温度较低,同时一、二次风混合推迟,氧浓度较低,最终将会减少NOx排放.此外,也使得燃烧器可调参数变多,便于适应煤质燃烧特性和减少NOx生成要求的运行调整.