全球气候变暖受到了国际社会的普遍关注,CO2是导致气候变暖的最主要的温室气体。改变能源结构,大力发展天然气行业,同时应用O2/CO2燃烧协同联产技术有效降低高碳化石燃料CO2的排放量成为应对当前温室效应最直接的途径。我国电厂天然气锅炉数量有所增加,将O2/C02燃烧技术应用于天然气燃烧,可以大大提高燃烧效率和减少CO2排放,同时将燃烧烟气直接注入油井可提高石油采收率。目前针对O2/CO2氛围下电厂天然气锅炉燃烧特性方面的研究较少。本文采用实验检测与数值模拟相结合的方法,对乙烯与天然气在O2/CO2氛围下的燃烧特性进行了研究。借助华中科技大学煤燃烧重点实验室的乙烯扩散火焰实验台架进行了燃烧实验,通过乙烯燃烧的热物性检测实验发现,02/N2氛围下和O2/CO2氛围下乙烯燃烧的火焰特性及温度分布规律相似,O2/C02氛围下可见火焰较高,而火焰温度低于空气富氧气氛,两种氛围下的燃烧温度均表现出随氧浓度升高的趋势。以实验中使用的燃烧器为研究模型,运用FLUENT进行了建模及求解,对实验工况下的乙烯燃烧过程进行了模拟研究。结果发现：同一工况下燃烧数值模拟中的火焰温度略大于实验结果,两种研究方法之间的平均误差为8.06%,确定了该方法的合理与适用性,说明本文所采用的数值模拟方法是比较合理的,并且应用该方法进行气体燃料燃烧模拟对工业生产具有科学的指导意义。改变气体燃料,对O2/N2氛围下和O2/C02氛围下然气燃烧特性进行模拟研究。结果表明：两种氛围下天然气燃烧速度变化趋势相同。助燃气体中氧含量越低,两种燃烧气氛下的燃烧速度差别较小。随着氧浓度的升高,燃烧高速区变长,轴向速度梯度趋于均匀。相同氧浓度下,天然气在O2/N2氛围下燃烧速度明显低于02/C02氛围下的燃烧速度。距离喷嘴在5-9mm处燃烧反应的快速进行,温度梯度较大,各燃烧工况下燃烧器内温度分布均表现为中心低,四周高的特点,各工况下的燃烧最高温度均发生在燃烧区域中部。随着氧浓度的升高,出口温度逐渐上升。相同氧浓度下,O2/CO2氛围下的燃烧温度均高于O2/N2氛围下的燃烧温度。燃料中的主要成分甲烷最大浓度出现在燃烧器出口,沿着流动发展浓度逐渐减小。两种燃烧氛围下,甲烷浓度分布相差不大。相同燃烧氛围下,氧浓度越高,天然气燃尽距离越长,轴向甲烷浓度减小速度越慢。根据上文不同燃烧氛围下燃烧特性的变化,重点研究了O2/C02氛围下预热温度和过氧系数两个因素对实际电厂天然气锅炉燃烧特性的影响规律。结果表明,随着参与燃烧的助燃气体温度的升高,炉内燃烧更加充分,温度分布较为均匀,炉膛出口烟气升温速率降低。且出口烟气甲烷浓度随着进气温度的升高逐渐降低,NOx排放量则呈现相反的规律。预热温度为420K时,各参数值均有利于工业生产。随着过氧系数的增加,炉膛出口烟气速度呈现下降趋势,火焰温度逐渐增加,出口烟气中甲烷浓度随着随过氧系数的增加呈下降趋势,降幅逐渐减小。而NOx含量从平稳增长到急剧增长。当过氧系数为1.13-1.15时,对工业生产较为有利。通过对模拟结果的综合分析,并考虑工业适用性与经济效益,提出电厂天然气锅炉在O2/CO2燃烧气氛下将助燃气体预热至420K,并保持过氧系数为1.13-1.15的过氧系数可以有效提高燃烧效率和C02富集效率,最大程度上减少污染物排放,对实际电厂锅炉烟气循环及余热回收工艺设计及运行提供了一定的参考依据。