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电站燃烧产生的氮氧化物是一种十分有害的大气污染物,所以研究电站燃烧的氮氧化物排放的控制以及低NOx燃烧理论和技术有重要的意义。本文在实验及模拟研究基础上对浙能某电厂420t/h的锅炉进行低NOx燃烧器改造。在热重分析仪和沉降炉上进行了准混、大混和浙混的着火、燃烧、燃烬和NOx排放特性实验研究,三种煤样随升温速率的提高,煤样反应活性增强,燃烧过程更加剧烈,煤的燃烧特性得以改善；浙混煤燃烧过程的FTIR分析表明不同升温速率下气体释放基本相同,但提高升温速率会造成燃烧过程滞后,且污染物的析出更快；三个煤样的NO排放均随过量空气系数的增大而显著增大,准混和大混煤在空气系数α=0.85～1.15范围内时,过量空气系数的影响最为明显,而浙混煤在α=0.8-1.2范围内时过量空气系数的影响最为显著；燃烧温度升高时,无论是在氧化性气氛还是在还原性气氛下,煤样的NO生成量均增大；准混和大混煤在还原性气氛下均具有良好的还原烟气中NOx的性能,若采用空气分级或燃料分级燃烧技术控制NOx生成,一次燃烧区域或再燃区域的空气系数取0.85以下较好。应用密度泛函理论和簇模型方法研究NO在不同结构的纯碳和含氮焦炭表面的吸附特性,得到了吸附产物及吸附放热量／吸热量。由计算结果可知,NO在锯齿型结构碳表面吸附放热比在扶手型碳表面吸附放热多；对扶手型碳而言,NO在“空穴位”以side-on模式吸附形成六元环比在“外肩位”以side-on模式吸附形成四元环放热量要多；与吸附在焦炭氮表面相比,NO更倾向于吸附在纯碳表面；NO吸附在含氮焦炭表面时,N-N结合的吸附方式比N-O结合的吸附方式放热多。低NOx燃烧改造方案以SOFA空气分级燃烧技术为主,同时揉和主燃烧器区域CCOFA空气分级燃烧、低氧燃烧技术、偏转二次风(一、二次风大小切圆)技术等多项技术,来控制整个燃烧过程中NOx生成。改造前后通过数值模拟计算发现流场、温度场以及NO变化非常显著,满足改造要求。冷态实验结果表明,各层二次风及SOFA喷口配风均匀性良好,通过调节各层风门开度,可以保证锅炉燃烧器按设计的配风比例运行。热态实验表明,锅炉经过低NOx燃烧器改造后,锅炉运行稳定,主蒸汽压力、流量、温度等参数均可满足锅炉运行要求。锅炉NOx排放量介于223mg/Nm3-383mg/Nm3。