随着我国煤化工行业的快速发展,副产品半焦出现严重的产能过剩,这成为制约煤化工行业发展的瓶颈问题,目前有大量半焦亟待实现燃烧利用。半焦作为燃料存在着火稳燃困难、燃尽率低和NOx排放高等问题,因此探究如何实现半焦的清洁高效燃烧意义重大。将大比例半焦与煤掺烧发电,将消纳过剩的半焦,具有广泛的应用前景。国内近年来针对半焦与煤掺烧作了大量研究,但大多在小型装置中进行实验,与实际工业锅炉中燃料射流的着火环境相差很大。本文基于500 k W中试燃煤粉燃烧系统,通过分析炉膛内烟气温度、烟气成分、焦炭成分和火焰发光强度变化,研究半焦与煤掺混后在还原性气氛下的着火和燃烧特性,能很好地反映出实际锅炉中混合燃料射流的着火过程。本研究首先探究半焦掺混比对半焦与烟煤、半焦与褐煤掺烧的着火和燃料氮转化特性的影响。研究结果表明,随着半焦掺混比的增加,两种混合燃料的着火距离均单调增加,烟煤中的半焦掺混比例不超过30%时,着火特性与纯烟煤的着火特性接近。半焦掺混比为30%时,在对减少燃料氮向NO的转化中半焦和烟煤之间存在正的协同作用,该掺混比下主燃区出口的NO排放浓度比纯烟煤着火时低47 mg/m~3。褐煤与半焦的混合燃料着火的NO排放浓度均高于烟煤与半焦掺混燃烧,二者的燃尽率相差不大。考虑到实际锅炉中对降低NO的排放更困难,高掺混比下（50%）烟煤比褐煤更适合与大比例的半焦掺烧。在掌握掺混比对大比例半焦和煤掺烧的着火和燃料氮转化特性影响的基础上,探究一次风参数对大比例半焦（50%）与烟煤掺烧的着火和燃料氮转化特性的影响。研究结果表明,一次风速为18 m/s时,混合燃料的着火距离最短,主燃区NO排放浓度最低,燃尽率最高。一次风速超过18 m/s后,烟煤对半焦着火的促进作用降低。随着一次风温从100 oC升高到280 oC,半焦掺混比为30%时,半焦的着火份额从16%降低到13%;半焦掺混比为50%时,半焦着火份额从23%增加到36%。一次风温为280 oC、掺混比为30%时,主燃区出口NO的排放浓度为813 mg/m~3;掺混比为50%时,NO的排放浓度为689 mg/m~3,燃尽率在掺混比为50%时比掺混比为30%时高1.23%。因此,采用高的一次风温输送混合燃烧对掺烧50%比例的半焦着火更有利。在掌握一次风参数对大比例半焦和煤掺烧的着火和燃料氮转化特性影响的基础上,探究燃料粒径和浓淡比对大比例半焦（50%）与烟煤掺烧的着火和燃料氮转化特性的影响。研究结果表明,随着燃料粒径从R90=20%增加到R90=25%,半焦的着火份额从35%减少到13%,此时极不利于混合燃料中半焦的着火,且燃料氮向NO的转化率增加,因此应将粒径控制在R90=20%以下。在浓淡燃烧中,浓淡比在2.0-3.6之间混合燃料的着火特性得到明显改善,着火距离显著减小,燃料中的挥发分浓度是影响浓淡射流着火的重要因素;燃料氮向NO的转化率与强还原区的面积之间呈现正相关性,增加主燃区内强还原区积分面积的占比是大比例半焦与烟煤在浓淡方式下掺烧降低燃料氮向NO转化的有效措施。在掌握常规运行参数和燃料特性对大比例半焦和烟煤掺烧影响规律的基础上,探究水蒸气浓度对大比例半焦（50%）与烟煤掺烧的着火和燃料氮转化特性的影响。研究结果表明,添加的水蒸气浓度为5%时,混合燃料的着火特性被增强,对应的着火距离最短,此时着火被促进的主要原因是焦炭表面生成了更多的反应性高的小芳香环结构,焦炭拉曼结构中的I（Gr+VL+Vr）/ID的值与着火距离直接表现出良好的线性关系,可通过分析该比值预测不同水蒸气浓度下的着火距离。添加少量水蒸气（5%）有利于在焦炭表面形成新的反应性更高的活性位C（O）,从而促进NO的还原,但在水蒸气浓度高于10%的环境中NO与C（O）的接触被阻碍,导致燃料氮向NO的转化率增加。