我国低挥发分煤丰富,是世界上产量最多的国家,越来越多的燃煤电厂燃用低挥发分煤,在燃烧过程中存在燃烧不稳定、燃烧效率低和污染物排放高严重等问题。为了实现煤的高效清洁燃烧,国内外众多学者对煤在燃烧过程中物理化学结构的变化进行了研究,但针对燃烧过程中煤官能团和孔隙结构的变化以及低氧浓度对燃烧的影响研究较少。因此,本课题针对煤在弱还原性气氛条件燃烧过程中焦炭官能团和孔隙结构的演变规律进行了深入研究。基于全国不同地区低挥发分煤产量及火电机组燃煤现状,选取三种典型煤种对其进行燃料特性分析,采用热重分析方法,结合燃烧动力学分析,研究不同氧气浓度对煤种燃烧过程中着火、稳燃、燃尽等燃烧特性的影响;其次,在改造后的管式炉上制备不同氧气浓度、不同燃烧阶段的煤焦样品,借助傅立叶红外光谱(FTIR)对其进行官能团结构分析,研究燃烧过程中煤焦官能团的变化规律以及不同氧浓度对官能团变化的影响;最后通过等温N2吸附法和SEM扫描电镜对制得的煤焦样品进行孔隙结构分析和SEM表面形貌分析,研究燃烧过程中煤焦比表面积、孔隙结构和表面形貌的变化规律以及不同氧气浓度对煤焦孔隙结构变化的影响。研究结果表明:随着O2浓度的降低,着火点温度着火指数均下降,着火更加困难,综合燃烧特性指数值、表观活化能也随之降低,不同煤种改变幅度不同;在官能团方面,随着燃烧过程的进行,煤焦颗粒官能团中羟基、脂肪族、芳香烃等官能团的相对含量减少,醚基团的相对含量增多,不同O2浓度下煤焦官能团燃烧过程中具有相似的变化规律;煤在燃烧过程中比表面积和孔容积都经历一个先增大后减少的过程;原煤表面光滑,孔结构较少,煤焦有较连续的孔结构,在燃烧过程中发生着相似的变化趋势:在燃烧初期中孔部分(2～20nm)波动较大,总的趋势是中、大孔增多。随着O2浓度的降低,比表面积、孔容积达到最大值所对应的温度适当延后,最大比表面积也随之减小。