在我国当前的能源结构中,煤的重要地位在较长时间内不会发生根本改变。燃煤电厂是我国煤炭消耗的主体,这也使燃煤电厂成为了我国CO2排放量最多,排放地点最集中的工业场所。改造燃煤电厂也成为了我国控制CO2排放总量最重要的一环。富氧燃烧以其技术风险低,易规模化等优势,被认为是目前最可能大规模推广及商业化应用的燃煤电厂碳捕集技术之一。其中增压富氧燃烧针对常压富氧燃烧的部分不足进行了改进,能够更好地回收烟气中的水蒸气潜热,提高汽轮机出力和降低电厂的初期建设成本,相对于常压富氧燃烧在经济性上有更大的优势。在增压富氧条件下,煤颗粒的燃烧特性与常压和空气条件下有较大的不同。脱挥发分过程和挥发分的均相燃烧作为煤颗粒燃烧中最重要的过程之一,对煤颗粒的火焰稳定性、污染物形成和火焰熄灭行为等起着关键性的作用。深入理解煤颗粒的脱挥发分、着火及挥发分均相燃烧等过程,将会对煤的有效与清洁利用提供有力的帮助。但该过程的发生往往极为迅速且不易全面测量,因此发展可靠的数值模型将对该过程的研究有一定的指导意义。在前人的数值模拟研究中,煤颗粒的挥发分组成通常被假设为一系列常见可燃气体与碳氢化合物的混合物,并获得了不错的模型精度验证。本文基于此假设,从气体的均相化学反应着手进行研究,并通过耦合煤颗粒的详细一维模型,完成了煤颗粒均相着火三维非稳态综合模型建立,并对模型的模拟结果进行了定量分析。研究结果加深了对增压富氧条件下煤颗粒的脱挥发分过程的认识,并定量分析了气氛和压力改变对该过程的影响机制。全文的主要研究内容和成果如下:1、本文基于煤颗粒脱挥发分产物的相关假设,选取甲烷射流火焰为对象进行数值模拟研究。通过改变氧化剂组分组成与环境压力进行了多个工况的模拟研究,揭示了压力与气氛改变对碳氢化合物气体均相反应的影响,并实现了化学反应建表法在气相湍流燃烧中的应用。通过模拟结果与实验数据的对比分析,验证了该模型的可靠性,也为后续燃烧模型在综合模型中的植入打下基础。不同气氛的模拟结果表明,相同压力下的O2/CO2气氛会使射流火焰在几何尺寸上变短变小,且在燃烧区域中产生更多的CO和H2O。同时研究还发现在0.6 MPa的增压条件下,由气氛改变所引起的燃料侧基团与维持燃烧相关重要基团的分布变化与常压下前人的研究结果基本相似。对比不同压力的模拟结果可知,无论在空气气氛还是O2/CO2气氛下,由压力提升引起的反应速率上升会都使火焰峰值温度略微提高,且火焰在几何尺寸上变短。对于流场内的不同区域,压力提升对组分分布的影响与局部当量比有关。在富燃料区,压力提升会加速燃料气体向燃烧中间产物CO的转化。而在贫燃料区,压力提升则会使中间产物的消耗过程加速。2、针对煤颗粒的干燥、脱挥发分及均相着火和燃烧等过程进行了数值模拟研究。综合前人在颗粒层面建立的一维详细干燥及脱挥发分模型和三维CFD化学反应求解框架,完成了煤颗粒的三维非稳态综合模型的建模。基于该模型,本文完成了对实验中空气及O2/CO2气氛下挥发分非稳态着火现象的复现,并且预测了部分实验未测量的煤颗粒特征,验证了该模型的可靠性。模拟结果表明,在O2为21%的O2/CO2气氛中,煤颗粒均相着火延迟时间比空气气氛更长,且挥发分燃烧峰值温度更低;而在O2含量30%的O2/CO2气氛中,结果与空气气氛相当接近。还通过该模型对增压环境下煤颗粒的非稳态着火特性进行了预测,结果表明在相同的气氛中,增压环境下较低气体流速和较快化学反应速率会造成局部的热量积聚,使局部温度提高,因此煤颗粒的均相着火延迟时间更短,挥发分燃烧峰值温度也更高。3、基于详细化学反应建表思想,将煤颗粒三维非稳态综合模型中复杂的化学反应和组分输运求解过程简化,引入部分特征变量表征火焰特性与化学反应进行的程度,使模型的计算资源消耗得到极大的缩减。在颗粒层面耦合同样的一维详细模型,分别构建了基于两种不同化学反应建表法（稳态火焰面模型,SFM和火焰面生成流形模型,FGM）的煤颗粒均相着火三维非稳态综合模型。分别运用两种模型对空气气氛工况进行了三维非稳态模拟,并与耦合详细化学反应机理的模拟结果进行了比较。模拟结果证明了该FGM综合模型在模拟煤颗粒着火过程中的可靠性,并且说明了FGM模型在部分预混机理燃烧过程中相对于SFM的优势。