我国已超过美国成为世界上CO2排放量最大的国家,其中煤燃烧释放的CO2占据了国内CO2释放量的60%以上。氧／燃料燃烧技术采用循环烟气和纯氧一起进入炉膛燃烧,可实现电厂CO2高效富集,同时还带来其他污染物的低释放,尤其是NO的释放。研究发现氧／燃料燃烧方式下NO的释放量低于传统空气燃烧方式；特别是与干式循环条件相比,氧／燃料燃烧的湿式循环条件下NO的释放量会进一步减小。由于两种燃烧方式的气氛不同,氮转化的过程也有所不同。但是目前氧／燃料燃烧方式下NO生成和还原机理的研究尚未完全明确,特别是湿式循环中水蒸汽对NO释放的影响仍不清楚。因此需要对氧／燃料燃烧方式下NO释放机理进行了解,为氧／燃料燃烧方式下NO的控制和减排提供理论基础。本论文从氧／燃料燃烧方式循环烟气的组分角度出发,分别研究高浓度C02,循环NO以及水蒸汽对NO转化的影响,具体针对以下科学问题开展了研究：(1)循环烟气中的高浓度CO2和再循环进入炉膛的NO对氧／燃料燃烧方式中NO均相或非均相转化的影响及影响程度；(2)氧／燃料燃烧的湿式循环中,水蒸汽对于煤-N氧化生成NO的过程以及对于循环NO在炉内还原的过程分别影响及影响程度；(3)氧／燃料燃烧的湿式循环条件下水蒸汽对煤燃烧过程中煤-N氧化的每个阶段的具体影响。针对上述问题,本论文通过实验和模拟相结合的方法开展如下研究：通过研究三种中国典型煤种在空气及氧／燃料燃烧方式下的燃烧,发现氧／燃料燃烧方式下NO的释放量降低到传统空气燃烧方式下NO释放量的40%左右。煤阶越高,氧／燃料气氛下和空气气氛下NO释放量的比值越大。NO释放的减少量中有20%-40%是由高浓度CO2对氮转化的影响导致的,而主要的NO释放减少量(60%左右)则是由于循环NO与挥发分物质或与焦的还原反应导致的。但是三种煤循环NO主要的还原途径不同,褐煤和高挥发分的烟煤燃烧中循环NO的均相还原是NO还原的主要途径,而对于无烟煤更多的NO则是通过非均相反应被还原为N2。这与挥发分性或非挥发分性氮的含量及种类密切相关。在氧／燃料湿式循环方式下,三种煤的NO释放量比传统空气燃烧下降低了70%左右,其中水蒸汽贡献了10%～20%的NO降低量,而循环NO的炉内还原贡献了50%以上的NO降低量。水蒸汽抑制了空气气氛下和氧／燃料气氛下煤-N向NO的转化,在相同实验条件下其对空气中NO生成的抑制幅度要比其对氧／燃料气氛下NO生成的抑制幅度大。由于不同煤种循环NO炉内还原的主要途径不同,水蒸汽对循环NO炉内还原的影响也不同。实验也指出相比于水蒸汽对循环NO的炉内还原,其对煤-N向NO生成的抑制是湿式循环方式下水蒸汽降低NO释放的主要原因。通过将煤燃烧过程中挥发分-N以及焦-N的转化过程分开,发现湿式循环中水蒸汽的存在会抑制煤-N每个阶段向NO的转化,并且该抑制作用随着O2浓度的增大而增强。水蒸汽对挥发分-N向NO转化的抑制比其对焦-N向NO转化的抑制作用更明显。在CO2/H2O气氛下和O2/CO2/H2O气氛下各个停留时间下的煤焦／残焦中含氮有机官能团都以吡啶(N-5),吡咯(N-6),季氮类(N-Q)和未确定的氮(N-X)的形式存在,但是水蒸汽的存在促进了CO2/H2O气氛下和O2/CO2/H2O气氛下N-6向N-Q的转化。基于实验研究结果,利用均相转化机理Mendiara 09研究了水蒸汽对挥发分-N均相转化的影响,发现水蒸汽降低了CH4/NH3和CH4/NH3/HCN燃烧过程中燃料-N向NO的转化率,提升了CH4对NO的还原率,但是降低了NH3/HCN对NO的还原效率。通过与实验的对比可知现有的适应于氧／燃料燃烧干式循环的均相反应机理Mendiara 09能够正确模拟水蒸汽浓度(20%)较高时HCN和NH3向NO转化趋势。水蒸汽通过物理和化学作用共同影响挥发分-N向NO转化率,但是两者的重要程度因为挥发分组分的不同而不同。水蒸汽对含氮物质主要转化路径影响较小,它主要通过改变了O/H/OH自由基群各组分含量进而影响了含氮物质通过不同路径的转化比例,因此水蒸汽是通过间接反应影响NO的生成。添加水蒸汽也影响了对NO生成和还原的敏感反应的敏感性系数。根据全局生成率分析和敏感性分析得到了一个能较好预测O2/CO2/H2O气氛下NO和N2生成的简化组合机理。