CO2排放量随着世界经济和工业化的飞速发展急剧上升，由此带来的温室效应对人类生存环境的影响日益严重。中国是煤炭大国，煤炭因储量丰富和价格低廉等特点在未来发展中依然是我国的主要能源之一，燃煤电厂作为CO2最大的排放源头，发展CO2减排技术刻不容缓。在众多的 CO2减排技术中，O2/CO2富氧燃烧循环流化床技术结合了富氧燃烧和循环流化床燃烧这两者的优点，被认为是目前减缓燃煤电厂CO2排放最具应用前景的技术之一。加压富氧燃烧循环流化床技术可有效利用尾部烟气中水蒸气的凝结热，且在一定程度上能降低CO2的压缩能耗，近年来受到各国学者的普遍关注。
　　国内外对加压富氧燃烧循环流化床技术的研究已有一定的进展，但以工业规模装置为研究对象的报道相对较少。本文进行了工业规模加压/常压富氧燃烧循环流化床方案设计，并在此基础上建立加压/常压富氧燃烧循环流化床CFD综合模型，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，探讨在不同压力下循环流化床锅炉受热面布置的变化规律及预测床内气固流动、传热传质和煤颗粒燃烧等特性。
　　本文进行了75t/h工业规模加压/常压富氧燃烧循环流化床锅炉的方案设计，提出富氧燃烧条件下循环流化床锅炉灰平衡和烟气成分的计算方法，着重分析炉膛入口平均氧浓度和压力对烟气循环倍率、锅炉结构、外置式换热器布置和锅炉各受热面吸热量分配等的影响规律。在加压/常压富氧燃烧条件下，随着炉膛入口平均氧浓度和压力的升高，可通过拔高炉膛、增设外置式换热器和屏式过热器等手段对锅炉各受热面的吸热份额进行调整，解决炉膛温度控制困难、传热温差较小、蒸汽超温及省煤器沸腾度过高等问题，使锅炉各受热面能在合理的参数范围内运行。
　　在欧拉-拉格朗日框架下，基于稠密离散相模型（DDPM）和颗粒动力学理论（KTGF），建立75t/h常压富氧燃烧循环流化床CFD综合模型，预测工业规模富氧燃烧循环流化床内气固流动、传热传质和燃烧状况等，探究不同粒径煤颗粒的流动和燃烧特性。数值模拟结果与设计值吻合较好，说明本文建立的 CFD 综合模型具备一定的准确性。模拟结果预测出炉膛内经典的环-核流动结构，中心区为固相体积分数较低、固体颗粒速度向上的核心区，边壁区为固相体积分数较高、固体颗粒速度向下的环形区。不同粒径煤颗粒的流动和燃烧特性具有很大的差异，小粒径煤颗粒能快速从炉膛出口逸出，燃烧速率较快，燃尽时间较短，而大粒径煤颗粒在炉内的停留时间较长，燃烧速率较慢，燃尽时间较长。
　　进一步，建立了75t/h加压富氧燃烧循环流化床CFD综合模型，通过模拟结果与设计值的对比分析，验证本文建立的 CFD 综合模型具备一定的准确性。通过数值模拟，预测了加压富氧燃烧循环流化床内的气固流动和燃烧特性，分析了不同压力和燃烧气氛下对床内气固流动和燃烧特性的影响。结果表明，随着炉膛运行压力的升高，在颗粒弗鲁德数FrP相同的条件下，固相体积分数分布趋向均匀化，即边壁区和中心区固相体积分数的差值降低；随着压力的升高，大粒径煤颗粒的燃烧速率显著提升，燃尽时间显著 缩短，不同粒径煤颗粒的燃烧速率和燃尽时间的差异减小。在不同一二次风配比下，密相区燃烧状况存在较大的改变。