煤炭的清洁发电方式逐渐成为能源行业的研究热点,寻求一种高效环保的煤碳发电技术成为能源行业的首要任务。超临界水具有强氧化性和特殊的溶解性,是有机物氧化反应的理想反应溶剂,超临界水氧化技术逐渐应用在能源环境等领域。本文根据目前超临界水氧化技术的应用和发展,创新性的提出了一种新型的超临界水煤直接氧化复合工质循环新型发电系统,是一种极具潜力的清洁、高效燃煤发电方式。计算结果表明,该新型超临界水煤直接氧化热力发电系统在碳收集后的发电效率高达39.5%,同时产物清洁可以实现近零排放。超临界水煤氧化反应是超临界水煤氧化热力发电系统的关键问题,因此研究水煤氧化反应机理具有重要意义。论文通过对煤粉氧化反应进行模拟和试验研究,详细讨论温度、反应时间、氧气占比及粒径等环境因素对水煤氧化过程的影响规律。首先结合元素分析和红外光谱分析,以试验选取的煤样为模拟对象,构建了煤分子的基本模型。然后以构建的煤分子为研究对象进行不同物相成分和不同温度条件下的水煤氧化反应模拟计算。同时独立设计并搭建了一套可视化超临界水煤氧化试验平台,进行了500℃、800℃和1100℃下高温水蒸气氧化试验和23MPa,500℃条件的超临界水煤氧化试验。经过数据整理和分析讨论,发现水煤氧化反应速率和分解程度受到反应体系中H2O和O2含量的影响,降低水蒸气含量或氧气含量会导致煤粉氧化分解速率降低,且氧气含量对水煤氧化过程影响更大。水煤氧化反应速率随温度的升高而增大,随煤粉粒径的增大而减小,在超临界水环境下煤粉氧化分解速率比高温水蒸气环境中更高。煤粉氧化后固体残渣的微观形貌分析发现,高温条件或超临界条件时,煤粉氧化分解率越高则表面絮状细小褶皱越多,固体残渣表面会生成成分主要是硅、铝、铁等元素的氧化物的晶粒结构。