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煤燃烧产生的二氧化碳是温室气体的主要成分。近年来，世界上已有许多研究机构和研究者开始对电站燃料烟气中CO2的收集和储存技术进行研究。采用纯氧与烟气再循环的煤粉燃烧（又称O2／CO2燃烧技术）是其中的一项重要新技术。 对该技术的研究表明：与煤粉在空气中的燃烧相比，煤粉在O2／CO2气氛中燃烧的火焰温度下降、稳定性变差；采用合理的燃烧配风方式可以有效地提高火焰温度水平。但目前国内外对该燃烧技术中所涉及的煤粉燃烧机理研究还很少。 本文对已有的煤焦颗粒燃烧理论、研究方法和试验结果等进行了分析和总结。在此基础上，采用一个能够同时考虑碳粒表面C-O2、C-CO2非均相反应和CO-O2均相反应的复杂燃烧机理模型，对无孔纯碳颗粒在O2／CO2混合气氛中的燃烧特性进行了研究。得到了准静态燃烧过程下，气相温度、混合气氛中O2／CO2体积比、颗粒粒径及化学动力学参数等因素对碳颗粒燃烧速率的影响。 采用热天平（TGA）对两种煤焦颗粒分别在O2／CO2、O2／Ar和纯CO2气氛下的燃烧和气化特性进行研究。得到了处在化学动力学控制区域范围内煤焦与O2、CO2反应的动力学参数，以及高浓度CO2的存在对煤焦与氧反应的影响。在对理论模型分析改进的基础上，对试验结果做了模拟计算。 设计、制作了高温管式气体携带炉（EFR）试验系统，对较高温度下单颗粒煤焦在O2／CO2、O2／N2和纯CO2气氛下的燃烧和气化特性进行了研究。得到了在气流携带条件下焦颗粒的燃尽率随O2／CO2体积比、气相温度的变化。结合煤焦结构的特点，对纯碳颗粒的燃烧模型进行了合理修正，对试验结果做了模拟计算。 最后选取合适的炉内湍流流动、燃烧与传热的数学模型，以加拿大能源技术研究中心0.29MW煤粉燃烧试验炉为研究对象，利用Fluent5.0对一个二维轴对称、旋流、垂直筒式炉内的煤粉燃烧过程进行模拟。得到了不同O2／CO2体积比的气氛下，其炉内的流动状况、温度水平、气相辐射特性等的变化，并与已有的试验结果进行了比较。