煤粉直接燃烧过程中产生的大量的NO_x、硫氧化物以及温室气体CO₂引起了世界各国的关注。煤粉O₂/CO₂无焰燃烧是富氧环境下的一种空间弥散燃烧方式,具有高效燃烧、低NO_x排放以及烟气中高浓度富集CO₂的特点,有利于实现CO₂的捕集与封存。基于循环流化床的预热方式有效解决了煤粉无焰燃烧着火稳定性和煤种适应性的问题,促进了煤炭的高效清洁燃烧技术的发展。本文基于小型循环流化床O₂/CO₂预热系统,开展大同烟煤/神木半焦的预热探究试验,分析预热过程中不同预热温度、不同O₂/CO₂配比和不同循环流化床氧气当量比条件下预热煤气成分变化特性和预热煤焦的颗粒变化特性。依据灰平衡原理,研究大同烟煤、神木半焦经循环流化床预热后,煤焦中各组分的析出和转化规律,主要结论如下:循环流化床氧气当量比和进口氧气浓度变化对大同烟煤预热后煤气中CO组分含量影响不大,维持在13%左右。CH₄和H₂含量随循环流化床氧气当量比增加而减小、随进口氧气浓度升高而增大。神木半焦经循环流化床预热后,其煤气组分中CH₄和H₂含量较低,CO含量随循环流化床氧气当量比变化不大,在26%～29%之间,进口氧气浓度增加,CO含量先增加后减少,当进口氧气浓度为40%时,其含量最高为29.79%,其煤气热值也达到峰值,为959.65 kcal/Nm³。CO的含量在O₂/CO₂预热气氛中相比O₂/N₂气氛升高明显,高浓度的CO₂气体促进了气化反应的进行和反应平衡的右移。循环流化床氧气当量比为0.4时,大同烟煤预热后颗粒的比表面积和孔容积最大,平均孔径最小;循环流化床进口氧气浓度为35%时,大同烟煤经过预热后的内部孔隙特性改善最为明显。循环流化床氧气当量比为在0.25至0.4区间内变化时,神木半焦经预热后的颗粒内部孔隙结构差别不大。循环流化床进口氧气浓度为30%～40%,预热过程对煤焦颗粒内部空隙结构的发展较为有利,颗粒的比表面积和孔容积得到大幅度增加,平均孔径较小,大量微孔和中孔生成。大同烟煤在预热过程中,90%以上的水分和挥发分受热析出。循环流化床进口氧气浓度升高,其固定碳和碳元素的转化率不断降低,循环流化床氧气当量比的增加,大同烟煤的固定碳和碳元素转化率显著增加,当λ_CFB =0.5时,其碳元素转化率可达到75.71%。神木半焦预热后的煤焦随循环流化床进口氧气浓度升高,挥发分和水分的转化率相差不大,固定碳的转化率不断降低。循环流化床氧气当量比增大,挥发分和水分的转化率变化不大,固定碳转化率不断增加。λ_CFB =0.4时,碳元素的转化率达到75.71%。