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富氧燃烧也称为O2/CO2烟气再循环燃烧，是一种能够实现对CO2、SO2和NOx等污染物协同控制的新型燃烧技术。研究二氧化碳气氛对富氧煤粉燃烧过程中NOx生成与排放的影响具有十分重要的意义。首先，运用化学反应动力学软件CHEMKIN模拟CH4在CO2或N2稀释条件下的氧化过程，研究高浓度CO2对CH4燃烧的影响；以NH3模拟燃料N，对不同气氛（O2/CO2或O2/N2）下CH4燃烧过程进行单程（即无烟气再循环）和带烟气再循环模拟，研究O2/CO2气氛下NH3的转化过程和富氧燃烧NOx的生成机理。结果表明，高浓度CO2促进反应CO2+H=CO+OH改变了O/H基元的平衡，对NH3的分解和NOx的排放特性产生影响。富燃料时NOx排放比空气气氛的高，贫燃料时和空气气氛相当；引入烟气再循环后，NOx排放在富燃和贫燃条件下较单程模拟分别降低了95%和18%。其次，建立了一个煤粉燃烧的N化学模型，对煤粉富氧燃烧中燃料N的转化进行了CHEMKIN模拟。该模型包含一二次氧化剂的混合、挥发分脱出、气相反应、煤焦和碳黑与气体之间的异相反应。分析了CO2化学效应、温度以及一二次氧化剂的混合速率对NOx排放的影响。引入烟气再循环，进一步研究富氧煤粉燃烧过程中NOx排放特性。结果表明，CO2的化学效应对煤粉燃烧过程中燃料N到NO的转化率（CRNO）的影响不大，一二次氧化剂的混合速率和温度对CRNO有较大影响；带烟气再循环时，出口烟气中的NO含量比空气气氛高一倍左右，但由于O2/CO2气氛下出口烟气量大幅降低，燃料N到NO的最终转化率降低约50%。碳黑与NO的还原反应对再循环烟气中NO的还原起主要作用，低过量空气系数时，煤焦与NO的还原反应对再循环烟气中NO的还原也有一定的贡献。实际富氧煤粉燃烧过程中，低NOx排放是CO2气氛改变了炉内燃烧温度，一二次氧化剂的混合速率以及烟气再循环的综合结果。最后，利用垂直沉降炉在空气气氛和不同O2浓度的O2/CO2气氛下对煤焦的反应动力学参数进行测定，得出不同气氛下煤种的活化能和指前因子。空气气氛下不同煤种煤焦表面氧化反应的活化能E均比相同O2浓度的O2/CO2气氛下的低，且随着O2浓度的增加，O2/CO2气氛下的煤焦表面氧化反应的活化能E逐渐降低，增加O2浓度有助于提高煤焦的反应活性。