煤的富氧燃烧技术是目前最具潜力的碳捕捉技术之一。与传统的空气燃烧技术不同，炭粒将在O2/CO2气氛中燃烧，表面会产生强烈的斯蒂芬流，对炭粒的燃烧、传热、传质过程有很大影响。本文通过详细的理论分析和实验研究，建立了有CO边界层气相反应时描述斯蒂芬流影响的实用预报方法，发展了适用于富氧燃烧的实用炭粒燃烧模型，深入研究了O2/CO2气氛中斯蒂芬流和CO边界层反应对炭粒燃烧的影响，为富氧燃烧煤粉火焰的综合数值模拟奠定了坚实的基础。文中考虑炭燃烧主要表面反应、边界层反应和多组分扩散，在Maxwell－Stefan方程基础上，推导出考虑CO边界层反应和斯蒂芬流的O2、CO2传质系数的修正表达式，并分析了O2/CO2气氛下空间反应和斯蒂芬流对传质过程的影响。结果表明，火焰锋面离炭表面越近，O2传质系数越小，CO2传质系数越大。炭粒表面仅有氧化反应时，考虑边界层CO气相反应后，O2传质系数的最大修正幅度为50%，比不考虑边界层反应的结果，又增加了32.5%的修正量。仅考虑表面还原反应时，火焰锋面位置有最小值，不可能极接近或落在颗粒表面上。同时考虑表面氧化和表面还原，O2和CO2的传质系数都会降低，总体上看，反应的增多对CO2扩散的影响程度比对O2的影响大。文中采用热天平和管式炉两种实验技术，进行了扩散控制下的炭球富氧燃烧实验，建立了炭富氧燃烧中传质系数的分析测试方法，验证了修正传质系数的必要性，证实了推导的修正因子可用于描述炭粒富氧燃烧中气相反应和斯蒂芬流的影响。应用修正的传质系数，将移动火焰锋面模型发展成考虑斯蒂芬流的、但仍以代数形式出现的炭粒燃烧理论模型。修正后的移动火焰锋面模型简单、实用，适合煤粉富氧燃烧火焰的综合模拟及工程应用计算。