煤燃烧过程中产生的CO2、SOX和NOX对环境造成了严重的污染,为此国内外学者对控制燃煤污染排放进行了大量研究,但目前控制污染排放的技术基本上是单一的,具有很大的局限性,能同时实现对CO2、SOX、NOX以及其它污染物控制燃烧技术将成为最具有竞争力和最有前景的技术。氧燃烧方式正是这样一种能够综合控制燃煤污染排放的新一代技术,对该技术的研究有着极为重要的科学意义和现实意义。本文在综述氧燃烧方式的国内外研究现状与发展趋势的基础上,通过大量的实验和理论计算着重研究了氧燃烧方式下煤粉的燃烧行为以及炉内辐射传热特性。本文首先利用热综合分析仪和小型管式沉降炉研究了常规燃烧方式和氧燃烧方式煤粉燃烧性能的异同,探讨了温度、O2浓度、CO2浓度单独变化对煤粉燃烧性能的影响,并在此基础上,分析了煤粉燃烧的动力学特性,研究表明:受CO2热物性的影响,与常规燃烧方式相比,氧燃烧方式下煤粉着火点、燃尽点均有推迟;提高O2浓度在一定程度上改善了煤的燃烧性能。其次,对常规辐射传热计算公式加以修正并用于氧燃烧方式下炉内辐射传热计算,分析了不同循环率、气体产物分解对绝热火焰温度、炉内传热特性的影响规律,研究表明:当干烟气、湿烟气的循环率分别为0.71、0.67时,获得与常规燃烧方式相同的辐射传热性能。最后,基于热经济学分析软件IECM对氧燃烧与常规燃烧方式+氨吸收CO2、这两种运行方式下不同机组容量的电站效率和总成本进行计算和比较分析。研究表明:与常规燃烧方式相比,氧燃烧方式下电站效率提高,但成本增加;而且氧燃烧方式更适合大机组。上述研究对氧燃烧技术的实际应用奠定了一定的基础。