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温室效应导致的全球气候变暖问题日益突出,而导致温室效应的主要因素是矿物燃料燃烧造成的大量CO2排放,其中燃煤电厂排放出的CO2占世界上CO2总排放量的1/3。减少CO2排放的重要途径是碳捕集与封存(CCS),其中O2/CO2燃烧技术是一种便于直接捕集高浓度CO2、综合控制燃煤污染物排放的新一代洁净煤发电技术,具有明显的优势和较强的应用前景。为此,研究煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧特性和性能有着重要的意义。本文采用三种不同的标准煤样,利用热重分析仪,分别在N2和CO2气氛下进行了非等温热解实验,并在O2/N2和O2/CO2不同体积配比气氛下进行了非等温燃烧实验,计算并分析了煤粉燃烧特征参数、特性指数和化学反应动力学参数。结果表明：相同氧浓度下,CO2代替N2后,着火和燃尽滞后,反应强度减小,化学反应机理发生了变化,挥发分释放、可燃和燃尽性能变差,增加氧气浓度后有所改善；煤粉在30%O2/70%CO2和空气气氛下燃烧特性的相似性与沉降炉试验或数值模拟有一定的差别,认为是煤粉颗粒周围反应气流氧浓度变化的差别造成的。通过分析实验数据,了解了煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧特性后,为了进一步研究煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧性能,本文利用计算流体力学软件Fluent,对某电厂600MW四角切向燃烧锅炉炉内燃烧过程进行了数值模拟,通过对模拟结果的分析,验证了所建物理模型、所选数学模型及网格划分的合理性,然后进行了O2/CO2不同体积配比以及燃烧器不同配风方式下的数值模拟,分析了炉内速度、温度、组分、热流密度和吸热量等分布特点。结果表明：相比空气气氛,21%O2/79%CO2气氛燃烧滞后,炉膛温度、辐射力水平和燃尽率降低,氧气浓度增加后有所提高；O2/CO2不同体积配比中,29%O2/71%CO2燃烧状况与空气气氛最为接近,但NO排放大幅降低；减少燃尽风,炉膛壁面平均热流密度增加,旋流强度增加；上调一次风口,灰渣含碳量降低,燃尽率升高；正宝塔、倒宝塔、哑铃和双缩腰配风方式中,双缩腰配风方式炉膛壁面热流密度、总吸热量、燃尽率较高,火焰位于炉膛中心,火焰贴壁现象较轻；烟气湿式循环相对干式循环,火焰贴壁现象减轻,辐射力增强,气流的蓄热量增加,整体换热状况改善,考虑到烟气干燥的成本,宜采用烟气湿式循环。本文为煤粉在O2/CO2气氛下燃烧特性的研究和锅炉O2/CO2燃烧的改造、设计提供了重要而有意义的参考依据。