以煤和污泥耦合燃料作为研究对象，针对某四角切圆锅炉，通过数值模拟探究两种燃料掺烧特性，揭示能够满足燃料稳定燃烧的掺混比例。项目模拟选用污泥含水率高于煤，而热值近乎为煤的一半，选用某300MW四角切圆锅炉作为研究对象。

采用1:1的比例对该锅炉进行建模，采用结构化网格以防止伪扩散，对燃烧器区域根据冷态结果进行分区，并对燃烧器区域的网格进行了局部加密以提高计算精度，网格总数约为62万。

采用Rosin-Rammler分布模拟一次风出口煤粉颗粒的分布，采用随机轨道模型模拟煤粉颗粒在炉膛内部的运动，采用k-ε双方程湍流模型模拟风粉混合物在炉膛内部的湍流流动，采用混合分数/概率密度函数模型模拟火焰的湍流燃烧过程，挥发分析出模型采用两步竞争反应模型，焦炭燃烧过程采用动力/扩散控制反应速率模型，采用P1模型计算炉膛内部的传热。

分别掺混0%、10%、20%和30%的污泥进入煤粉中，探究混合燃料燃烧特性。取过量空气系数取1.150，得到锅炉炉膛内的速度场、温度场。通过对比炉膛左右墙中心截面的速度，研究发现，掺入比例为10%和20%的污泥的混合燃烧条件下，速度场并无明显的变化，但掺混30%污泥后，冷灰斗区域的速度降低明显，靠近前后壁的速度也有所下降。

通过对比不同燃烧器层速度场分布可知，掺入比例为10%和20%污泥时，炉膛中心区域速度较低，切圆较为完整，风场组织状态良好。而提升污泥掺混比例至30%时，流动状态发生了显著变化，下燃烧器层没有形成较好的切圆，周边风速显著下降，容易引起偏烧、水侧局部超温，甚至爆管。

左右墙中心截面的温度场分布，掺混比例低于20%时，温度场分布十分相似，与其速度场高度一致。但当污泥掺入比例达到30%时，炉膛内的温度场分布与其他工况存在很大的差异，炉膛主燃烧区温度普遍偏高，而燃尽区温度下降，容易导致蒸汽温度偏低。

通过A、B燃烧器层的温度场分布发现污泥掺混比例低于20%时，燃烧温度场虽有变化，但是并不明显，各区域温度基本维持在相当水平；但当掺混比例增加至30%时，切圆中心区域温度明显增加，而靠近锅炉周边区域温度发生显著下降，表明污泥的大比例增加，已经导致了严重的燃烧恶化，不仅不利于燃烧稳定，同时对于水冷壁处热量传导造成恶劣影响，而这种情况没有随着锅炉高度增加发生改善。因此，为保持燃料稳定燃烧，应降低污泥掺混比例，控制在20%内为宜。