在全球变暖需要减少工业活动碳排放的背景下，富氧燃烧技术作为具备广阔技术前景的电站燃煤技术越来越受到人们的关注。众多学者针对富氧燃烧技术做了大量的基础研究，但是关于高浓度CO2和H2O对煤粉脱挥发分以及煤焦燃烧过程的影响还有许多尚待探究的问题。大部分学者所做的研究都是基于不同气氛的横向对比，但是由于纵向反应时间不相同，很多学者得到的结论不一致，所以需要在纵向范围上进行研究比较，以了解前面学者得到结论不一致的原因。本文基于富氧燃烧湿循环运行方式的应用背景，搭建并调试用于可以进行沿程取样和添加H2O的沉降炉实验系统，并开展了短停留时间的不同气氛煤焦特性的对比实验，在这基础上继续研究了富氧燃烧湿循环运行方式带来的炉内高浓度H2O对煤焦结构和燃尽特性的研究，富氧燃烧气氛下，高浓度CO2会抑制煤粉挥发分的析出，用部分H2O替换部分CO2会促进煤粉挥发分的析出。基于拉曼光谱的研究发现，高浓度的CO2会使煤焦有序化增强，H2O的加入会对煤焦的有序化产生负作用。在煤粉脱挥发分过程中气化作用并没有发生明显作用，初始煤焦的反应性要低于N2焦，随着气化反应进行的不断堆积，煤焦的反应性上升，逐渐开始演变为反应性高于N2焦。最后，在热重及沉降炉的燃烧试验发现，富氧燃烧气氛下大浓度H2O在初期对煤粉的燃尽有抑制作用，氧浓度较低时抑制作用更明显。高浓度CO2会造成炉内燃烧初期高浓度CO，但是湿循环运行方式下炉内含有的大量H2O会加快CO的氧化速度，其浓度水平甚至比传统空气燃烧还低。