煤基燃料高效合理的利用将有效改善日趋严重的环境问题。基于第三代富氧燃烧技术,提出了一种可行的解决方案:煤基固体燃料-氧-水蒸气燃烧近零排放发电系统(OCCSS),此方案所涉及重要基础理论仍需进一步探索。本文利用固定床反应器对原煤、脱灰煤焦在高温、高氧、高水蒸气条件下进行了燃烧实验,研究了脱灰处理、反应温度、氧浓度以及水蒸气浓度对燃烧过程中气态产物释放的影响;分析了不同煤种煤焦表面孔隙结构;并应用拉曼光谱(Raman)研究了不同燃尽程度焦炭样品表面结构特性,对其反应性及石墨化程度进行了系统的分析;建立了焦炭燃烧气态产物释放规律与表面结构变化规律的相互联系。增大氧浓度、提高反应温度均可加剧煤焦的燃烧反应,同时还会加快NO生成速率、提高其峰值。增大氧浓度提高了NO转化率,但是提高反应温度使NO转化率降低,主要原因是在该实验条件下NO可以直接攻击煤焦上C而被还原,且温度越高反应越剧烈,从而降低了NO转化率。将军庙、神华煤灰分中活性组分较多,煤脱灰处理削弱了焦炭-NO还原反应,NO转化率提高;而焦作煤灰分中惰性组分较多,脱灰处理减小了惰性组分对焦炭-NO还原反应的抑制作用,NO转化率降低。对煤焦孔隙进行分析发现,酸洗脱灰会减小煤焦样品比表面积及孔容,并增大平均孔径。水蒸气的加入明显促进了煤焦的燃烧反应。在低氧浓度时(5%),煤焦发生了严重的气化反应,生成大量CO,焦表面催化NO-CO还原反应剧烈,导致燃烧过程NO浓度急剧下降,促进了NO还原,而在10%及以上氧浓度时则没有观察到这种现象;但是NO转化率随水蒸气浓度增加总体呈上升趋势,水蒸气加快了煤焦的缩聚反应和惰性化,降低了煤焦反应性,削弱了焦炭-NO还原反应,导致NO转化率提高。拉曼光谱分析结果表明随着燃尽率提高煤焦石墨化程度增高,反应性不断降低;同时还发现脱灰煤焦总体反应性在燃烧各个阶段均低于原煤焦。