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富氧燃烧技术被认为是最有可能大规模推广和商业化的碳捕集技术之一。研究表明,富氧气氛下烟气中水蒸气浓度高达15%-30%,不同循环方式甚至高达40%,高浓度水蒸气的存在必然会对煤粉的燃烧产生重要的影响。为此本文先后使用自制高升温速率热重台架、高温水平管式炉和CFD软件研究了水蒸气对煤焦燃烧特性、烟气组分以及炉内温度场分布和不同反应占比的影响。首先,选择三种不同煤质程度的煤种(小龙潭、四川和马鞍山)制备焦样,采用自制的恒温高升温速率热重试验台,研究了富氧气氛下水蒸气对不同煤焦燃烧特性的影响,并使用低温氮吸附仪和环境扫描电子显微镜分析了燃烧过程中煤焦孔隙结构。研究发现:在低氧浓度下,水蒸气气化作用对煤焦燃烧影响显著,可失重速率增大,燃尽时间提前,且随氧气浓度的增加而减弱;随着温度升高R0.5指数逐渐增加,当环境温度为1000oC、水蒸气浓度为20%时,R0.5增长速度最大;煤焦燃烧过程中,加水后煤焦比表面积增大,孔隙结构丰富。随后,选择三种煤焦中气化作用较强的小龙潭煤焦作为研究对象,使用高温水平管式炉研究了煤焦在不同氧气浓度(0%、5%和10%)、温度(1100?C、1200?C和1300?C)和水蒸气浓度(10%、20%、30%和40%)下的烟气释放规律。研究表明:相同温度下,随着水蒸气浓度增加H2的释放量增强;当氧气浓度为5%时,H2和CO释放量最大,表明低氧浓度下适当增加氧气含量会促进气化反应进行。最后,采用CFD计算模拟软件,以0.3MWth煤粉炉为对象,模拟研究了高氧、含水富氧气氛下炉膛内气化对煤焦燃烧的影响,分析了加水后炉膛内的温度分布以及不同反应在整个煤焦燃烧的碳消耗占比。研究表明:随着水蒸浓度的增加,相应的最高温度逐渐增加,最高温度对应的中心线距离向后推移;给定水蒸气浓度时H2的峰值随着氧气的浓度增加而增加,可能的原因是气化反应属于吸热反应,增加氧气浓度会提供部分能量使焦炭颗粒表面的温度增加。