以二氧化碳(CO2)为主的温室气体所导致的全球气候变化问题已经成为全世界关注的焦点。寻找一种能够有效捕获和埋存由化石燃料燃烧所产生的 CO2的方法已成为人类所要面对的最重要挑战之一。作为CCS(Carbon Capture and Storage)技术之一的氧燃烧(oxy-combustion)被认为是很有前景的控制燃煤电厂CO2排放的技术。在氧燃烧中需要采用稀释剂来中和纯氧燃烧产生的高温，因此燃烧的气氛与空气存在很大的不同。目前广泛研究的是采用 CO2作为稀释剂的 oxy-fuel的氧燃烧方式，因此研究者对煤粉在O2/CO2气氛下的着火特征与行为进行了大量实验观测研究。　　本文采用UDF(user defined function)添加了煤粉着火机理的判定，构建了煤粉着火模型，详细计算了烟煤在O2/CO2气氛下着火过程中的脱挥发分速率、挥发分燃烧速率、煤燃烧速率和焦燃烧速率，并通过比较着火点处上述四个反应速率判断了烟煤的着火机理。研究发现挥发分燃烧速率的变化是烟煤着火机理出现变化的主要原因。在均相着火过程中，当烟煤颗粒附近的挥发分摩尔分数达到最大值时煤焦才发生着火，而且挥发分燃烧过程不会受到焦燃烧的影响。而在非均相着火过程中，当颗粒附近的挥发分摩尔分数达到最大值时才发生挥发分着火，由于煤焦燃烧与挥发分燃烧的相互作用，焦燃烧速率曲线出现了V型切口，挥发分燃烧速率曲线出现了倾斜。稀释剂采用水蒸汽时，该技术称为oxy-steam燃烧。因为该技术在效率、设备尺寸、密封性要求以及启动运行等方面都比 oxy-fuel燃烧有优势，所以该技术被有些学者认为是下一代的氧燃烧技术。本文首次对烟煤在O2/H2O气氛下的着火行为进行了实验研究。实验在滴管炉中进行，采用高速摄像仪和双色高温计来记录烟煤的着火特性。实验结果显示在所有的实验条件下煤粉都出现了均相着火。在实验中观察到一个新的着火现象：在相同的O2浓度下时，烟煤在水蒸汽气氛下的着火点位置要早于N2气氛下的着火点位置，而且这种提前的趋势随着氧气浓度增加和水蒸汽浓度的降低而减弱。当O2浓度为35％，40%和50%时，相比N2气氛，在H2O气氛下颗粒着火强度有明显的增强，甚至可以频繁地观察到颗粒的破裂现象。利用数值模拟的方法进一步分析了烟煤在O2/H2O气氛下着火提前的原因。模型成功地预报了每个工况下的着火位置，以及着火提前的现象，模拟结果还显示了这种提前程度随着氧气浓度增加而降低的趋势。通过两种水蒸汽反应的指前因子系数对着火位置影响的分析发现：着火对于水蒸汽转换反应(CO+H2O→CO2+H2)非常敏感，这表明转换反应是造成着火提前的主要原因。水蒸汽的转换反应不仅是放热反应，而且反应的产物的H2对着火是有利的。同时，还发现着火对于水蒸汽气化反应(C+H2O→CO+H2)也呈现一定的敏感性。尽管水蒸汽气化反应是吸热反应，但是反应生成的CO可以参与转换反应，而另一个产物H2对着火是有利的。