为了实现我国钢铁工业在兼顾环境保护的同时实现高速可持续发展,近年来我国冶金工作者对低碳炼铁技术进行了大量研究。高炉喷煤技术作为以煤代焦的有效手段而被普遍应用于炼铁工序中,但烟煤与无烟煤的混合物进入高炉后的混合燃烧机理尚不明确,高挥发分烟煤对无烟煤的助燃行为仍未得到清晰阐述。因此,本文针对不同动力学和热力学条件下烟煤与无烟煤的耦合燃烧行为进行了研究,为优化混合煤粉在高炉内的高效燃烧提供理论依据。首先,实验结果表明烟煤较无烟煤相比具有更加优越的燃烧性能,其原因是烟煤中含有较为丰富的含氧官能团和较长的脂肪烃碳链结构,同时较高比例的芳香烃结构和较高的芳香烃聚合度使无烟煤热解反应所需的热力学和动力学条件更为苛刻。此外,含氧官能团含量丰富且芳香碳聚合度较低的煤粉在低温下具有更好的燃烧性能,其原因是由于含氧官能团具有较低的化学稳定性,并且较低的缩合度使煤中的芳香结构更容易在化学反应中遭到破坏。其次,挥发分在34%左右的A烟煤的爆炸性显著高于其它挥发分在36%左右的烟煤,并且煤粉的爆炸性并不随挥发分的升高而增强,说明爆炸性与煤粉的挥发分的含量之间并不存在直接关系。此外,通过分析煤粉的粒度,挥发分热值及碳素结构,强爆炸性煤粉破碎后的比表面积比弱爆炸性煤粉比表面积大40m~2/kg左右,挥发分热值占比高5%以上。同时发现爆炸性强的煤粉无定型碳含量越高、碳层片较小且层片间距较大。最后,无烟煤的粒度从0.074mm减小到0.050mm的过程中,混合煤粉的燃烧结束温度显著提前,而烟煤的粒径从0.150减小到0.074mm的过程中,混合煤粉的燃烧过程基本没有发生变化,上述现象表明无烟煤的燃烧是混合煤粉燃烧反应的主要限制性环节。同时,增加助燃气体氧含量将会导致混合煤粉中挥发分和固定碳的燃烧反应趋于独立。研究发现使用低芳香度、低芳香碳缩聚程度、含氧官能团数量多的无烟煤与烟煤混合后更易于得到燃烧性能较好的混煤。研究还发现升温速率低于10℃/min时,混合煤粉挥发分热解和半焦燃烧的限制环节主要是化学反应的速率。升温速率大于20℃/min时,物理结构对煤粉燃烧反应的影响更为显著,煤粉燃烧过程的限制性环节由反应速率向氧气扩散速率转变。