面对日益严重的环境污染问题,特别是温室效应的加剧,CO2减排已成为全球亟需解决的热点问题。富氧燃烧技术作为一种旨在减少CO2排放并具有应用前景的煤粉燃烧技术,得到了广泛的关注与研究。由于CO2的热物理化学效应与N2有着显著的不同,因此研究CO2热物理化学效应对富氧煤粉燃烧过程的影响机理十分重要。本文的主要研究目标是提出一种新的研究方法来有效分离CO2的热物理化学效应对富氧煤粉燃烧的影响。首先,设计并建立了精确可控热氛围的透光式携带流反应器微量煤粉燃烧实验装置,并采用高速摄像机和光纤光谱仪研究了不同燃烧气氛、氧浓度和环境温度下新疆准东煤煤粉颗粒的着火和燃烧特性。相比于O2/N2气氛,相同O2浓度O2/CO2气氛下煤粉颗粒着火延迟,燃烧的光强度减弱,燃尽时间增长。21%O2/79%CO2气氛中煤粉颗粒温度比21%O2/79%N2气氛中低约380K。21%O2/79%CO2气氛下煤粉颗粒燃烧初期的发射率较大,随着煤粉颗粒逐渐燃烧和燃尽,颗粒的发射率逐渐减小。其次,采用连续膜模型研究了环境温度为1200K-1600K时CO2热物理化学效应对烟煤煤焦颗粒在富氧燃烧条件下颗粒温度和燃烧速率的影响。研究表明,在环境温度为1400K时21%O2/79%CO2气氛下煤焦颗粒温度比21%O2/79%N2气氛下低489K。同时,假定CO2比热容等于N2比热容时煤焦颗粒表面反应速率增加15%,假定O2在CO2气氛下扩散系数等于O2在N2气氛下扩散系数时煤焦颗粒表面反应速率增加27%,不考虑煤焦-CO2化学效应则煤焦颗粒表面反应速率降低38%。提出了一种采用合适比例的CO2/Ar混合气来调节颗粒温度与空气气氛下相同而又不改变氧化剂浓度的研究方法,采用连续膜模型定量确定了分离的CO2效应对富氧煤焦燃烧速率的影响。当环境温度1200K下时,O2浓度效应、热效应以及CO2化学效应对富氧煤焦燃烧速率影响的相对贡献率分别为82.1%、11.2%和6.7%。采用考虑煤焦-水蒸气反应的改进连续膜模型来进一步研究干湿烟气再循环中CO2和水蒸气热物理化学特性对富氧煤焦颗粒燃烧的影响。当烟气中水蒸气存在后,由于H2O比热容小于CO2比热容,增加了O2/CO2气氛下颗粒温度。但O2/N2气氛下由于吸热的焦炭-H2O反应比吸热的焦炭-CO2反应更剧烈,降低了煤焦颗粒温度。此时,不管是O2/CO2气氛还是O2/N2气氛下颗粒总燃烧速率都有所增加。采用煤粉燃烧连续膜模型研究了不同燃烧气氛、氧浓度和环境温度下煤粉颗粒燃烧特性,计算结果表明,相同氧气浓度下,O2/CO2气氛中煤粉颗粒温度均小于O2/N2气氛,且着火和燃尽时间延迟。随着环境氧气浓度的增加,O2/CO2气氛下煤粉颗粒温度的增加幅度要小于O2/N2气氛下颗粒温度的增加幅度。最后,对国际火焰研究基金会标准试验台上MILD煤粉燃烧进行了详细的CFD数值模拟。研究结果表明,MILD煤粉燃烧由于高速的二次风射流形成强烈的烟气内循环,卷吸高温热烟气来预热燃料并大大地稀释氧浓度,烟气再循环比率高达5.4。根据计算的Damk?hler数和Karlovitz数并基于湍流非预混火焰的燃烧模式,提出了MILD煤粉燃烧模式,即MILD煤粉燃烧处于一个缓慢的化学反应区（Da?（27）10,Ka>>1）,同时燃烧弥散在整个炉膛内。因此,相对于传统的有焰煤粉燃烧,MILD煤粉燃烧是一个独特的燃烧模式,具有强烈的湍流混合和卷吸、高的内部烟气再循环比率以及高温低氧条件下缓慢化学反应速率等燃烧特性。