富氧燃烧技术作为重要的燃烧中CO₂捕集技术之一,能有效捕集煤燃烧产生的CO₂以便后续封存与利用。在常压富氧燃烧系统中,压力由空分单元到富氧燃烧单元再到CO₂压缩与纯化单元经历了升降升的过程,系统整体经济性大大降低,由此加压富氧燃烧技术应运而生。增加燃烧压力不仅能够提高燃烧热负荷,还能提高烟气中水蒸气的凝结温度,从排烟中回收更多热量进而提高发电效率,同时有效降低CO₂压缩与纯化单元的功耗。加压流化床富氧燃烧技术结合了流化床反应器燃料适应性广、装置紧凑、负荷调节性能好等优点,进一步提高了富氧燃烧系统的经济性,具有较好的工业应用前景。在加压流化床富氧燃烧小试实验台上开展了三种煤种的加压富氧燃烧实验,研究了稳态条件下燃烧压力和O₂/CO₂气氛对煤加压流化床富氧燃烧碳转化规律的影响。随着燃烧压力的提高,煤加压流化床富氧燃烧的CO₂生成率明显增加,且煤阶越高,CO₂生成率的增加越为显著。随着燃烧压力的提高,飞灰中未燃尽碳含量下降,飞灰表面由疏松多孔的结构逐渐转变为紧密的片状结构,飞灰表面的絮状物减少。相比空气气氛,21%O₂/79%CO₂气氛下的煤加压流化床富氧燃烧状况明显恶化,CO₂生成率显著降低。25³0%氧浓度的O₂/CO₂气氛下,煤加压流化床富氧燃烧的CO₂生成率与空气气氛接近。随着O₂/CO₂气氛的氧浓度提高,CO排放量逐渐降低,但即使O₂/CO₂气氛的氧浓度达到30%,CO排放量仍然高于空气气氛。为探究过量氧气系数、床层温度、燃料粒径、床料粒径、流化数和床层高度等运行参数对加压流化床富氧燃烧碳转化规律的影响,选用1号无烟煤在加压流化床富氧燃烧小试实验台上进行了一系列30%O₂/70%CO₂气氛和空气气氛下的加压流化床燃烧实验。随着过量氧气系数的提高,煤加压流化床富氧燃烧的CO₂生成率增加,但增幅逐渐变小。同时,燃烧压力越高,过量氧气系数对CO₂生成率的影响越小。提高过量氧气系数能够降低飞灰中未燃尽碳含量,但是随着床层温度的提高,飞灰中未燃尽碳含量下降的幅度有所减小。随着床层温度的提高,煤加压流化床富氧燃烧的CO₂生成率增加,与反应温度对碳化学反应速率的影响一致。在加压流化床富氧燃烧小试实验台上,选用的石英砂平均粒径范围不宜超过1.5mm,床层高径比控制在1.0².6范围较为合适。加压流化床富氧燃烧碳转化过程的最终产物为CO₂、CO和未燃尽碳,为探索三种最终产物的生成规律,首先根据CO₂生成率的实验数据,探讨了关于燃烧压力、过量氧气系数和床层温度的CO₂生成模型,并结合碳反应速率方程,提出了煤加压流化床富氧燃烧CO₂生成率的计算经验公式。然后,以CO排放量的实验数据为基础,建立了Aspen Plus煤加压富氧燃烧碳转化的热力学模型,从化学反应平衡角度探索加压流化床富氧燃烧的CO排放规律。最后,基于碳的化学反应动力学,建立了Aspen Plus煤加压流化床富氧燃烧碳转化的动力学模型,结合飞灰未燃尽碳的实验数据,探索煤加压流化床富氧燃烧飞灰中未燃尽碳的影响规律。