富氧燃烧技术的在CO2捕集方面具有其独特的优势,并且比较容易实现工业化应用。大量中试规模的研究显示出其在降低NOX排放方面的独特优势。富氧条件下气氛的改变对煤粉热解和煤焦燃尽过程都有较大影响,导致燃料氮迁移转化特性的差异。本文利用一维沉降炉反应器,分别对煤粉热解和燃烧过程中氮元素的热变迁过程展开了研究。针对煤粉热解过程,利用一维沉降炉反应器开展了煤粉在Ar和CO2气氛下的热解实验,探讨了气氛、温度和煤阶对挥发分氮释放的影响,并分析了含氮官能团的转化路径。结果表明:CO2气氛可以促进NH3的释放,同时会促进HCN的二次反应,降低HCN的释放量;随着温度和煤阶的上升,HCN的释放量会降低,而NH3释放量的变化则比较复杂,受温度和煤阶的双重影响。原煤和煤焦的XPS分结果表明热解过程中季氮会与活性氧原子反应全部转化为吡啶,吡啶会进一步与活性氧原子反应转化为吡啶酮,CO2气氛会促进官能团的转化。在燃烧方面,在沉降炉上开展了煤粉O2/N2、O2/Ar、O2/CO2和O2/RFG四种气氛下的燃烧实验,研究了温度、氧气浓度、煤阶和循环NO浓度对燃料氮转化特性的影响,并分析了富氧燃烧条件下降低NO转化率的各个因素及其贡献率的变化。结果表明:温度、氧气浓度和煤阶的增大都会导致NO转化率的增加。富氧燃烧条件下导致NO转化率降低的主要因素是循环NO的还原,占整体的50%以上,并随循环NO浓度的上升进一步增加;其次是高浓度CO2气氛对NO的还原,约占20%~30%;热力型和快速型NO的消除所带来的贡献率不足20%。影响各因素贡献率的主要因素会因煤阶的不同而有所差异,低阶煤主要受氧气浓度的影响,高阶煤则主要受温度的影响。