二氧化碳浓度急剧升高引发的全球气候变暖已成为当今时代的最大挑战，二氧化碳排放主要来自于人类化石燃料燃烧。捕集化石燃料燃烧产生的CO2，并对其进行隔离和封存是当前解决CO2排放的主要技术手段之一。富氧燃烧技术作为一项具有前景的碳捕集隔离与封存（CCS）技术，该技术采用纯氧替代空气与燃料进行燃烧，富集烟气中的CO2（v％≥90%）利于捕集，其特点是没有明显的技术障碍，利于工业化应用，同时也有利于脱硫脱氮的联合运行。因此，该技术成为了当前煤燃烧领域的研究热点。针对富氧燃烧的基础问题，本文对低碳烷烃富氧火焰特性以及中高压氮、硫的化学机理作了详实的研究与分析。　　运用CHEMKIN-PRO软件OPPDIF模型并考虑了火焰辐射，研究了oxy-fuel燃烧方式中二氧化碳对火焰温度的影响。由于高浓度的CO2存在，且CO2参与的化学反应总体表现为吸热，因此其化学性质对于温度表现为负影响。当O2/CO2=36/64时，CH4-O2/CO2燃烧方式的温度场分布同CH4-空气燃烧方式下的温度场分布大致相同，分析表明：CO2的化学性质对温度的影响与CO2物理性质对温度的影响同样重要。CO2对温度的影响随着氧气浓度的增加（20%-28%）而增加，在氧气浓度范围为28%-32%处于相对稳定的状态，在氧气浓度范围为34%-36%呈现出最强状态，然后逐渐减弱（36%-50%）。由于富氧燃烧工况高浓度二氧化碳的影响，R99（OH+CO=H+CO2）逆向进行表现为吸热。　　运用CHEMKIN-PRO软件OPPDIF模型并考虑了火焰辐射，研究了oxy-steam燃烧方式中水蒸气对火焰温度的影响。当水蒸气浓度为72.5%时，oxy-steam燃烧方式的温度场分布与传统燃烧方式的温度场分布最相似。水蒸气促进三体反应R35(H+O2+H2O=HO2+H2O)使其成为对温度影响最大的基元反应，其产物 HO2促进R287(OH+HO2=O2+H2O)使其成为热释放率最剧烈的反应。水蒸气的化学性质对火焰温度影响显著，当水蒸气浓度为60%-66%时，水蒸气的化学性质对温度影响达到最大值。当水蒸气浓度低于60%，水蒸气的化学性质对温度影响呈现近线性上升的趋势，当水蒸气浓度高于60%，水蒸气的化学性质对温度影响呈现出近线性下降的趋势。　　利用对冲实验台架在O2/CO2气氛下，常压、温度为293K(甲烷)285K(乙烷和丙烷)测试多种烷烃（甲烷，乙烷，丙烷）的层流火焰传播速度，并采用非线性外推法计算拉伸率为零时的火焰传播速度。本章使用了本课题组提出的详细化学机理进行了模拟研究，该机理包括170个组分，1208步反应。相较于O2/N2气氛下，烷烃在O2/CO2气氛下的火焰传播速度降低，这主要是由于二氧化碳和氮气热容的差异（热影响）所致，另外，二氧化碳的化学效应对于火焰传播速度也具有一定的影响，约占热影响的三分之一，二氧化碳的传输效应对于火焰传播速度的影响最小。烷烃在 O2/CO2气氛下的火焰传播速度降低的主要原因为两点：（1）烷烃在O2/CO2气氛下基元反应CO+OH=CO2+H的反应速率急剧下降；（2）火焰传播速度正影响的基元反应速率的下降程度高于火焰传播速度负影响基元反应速率的下降程度。　　氨气氧化实验在中高压（30 bar和100 bar）中低温（450-900 K），当量比及贫燃工况下的柱塞流反应器中进行，基于为高压工况而更新的详细反应机理的模拟结果能很好的预测实验数据，在此详细反应机理中，基元反应H2NO+O2的反应速率常数经ab initio理论计算得出。在温度为450-900 K，当量比工况下的氨气氧化速率十分缓慢。在贫燃工况30 bar下，氨气氧化的起始温度为850-875 K，而在100 bar下，氨气氧化的起始温度为800 K，氨气完全氧化的温度为875 K，氨气氧化反应的产物为N2和N2O。模拟结果表明：促进氨气氧化的主要基元反应是NH2+NO=NNH+OH， NH2+HO2=H2NO+OH，这两个反应的主要贡献在于提供 OH基团，抑制氨气氧化的主要基元反应是NH2+NO=N2+H2O，NH2+NO2=N2O+H2O，这两个反应为典型链终止反应。　　在中高压（30bar和100 bar），温度变化范围450-925 K，贫燃以及当量工况下的柱塞流反应器中开展了硫化氢的氧化实验，研究结果表明：硫化氢的氧化过程取决于当量比，在当量工况下，硫化氢的氧化起始温度为600 K，随着温度的升高，硫化氢的氧化速率十分缓慢。在贫燃工况下，硫化氢的氧化起始温度为500-550 K，这主要取决于压力和停留时间。模拟结果表明，相对不太活跃的SH基团对硫化氢的氧化十分敏感。在当量工况下，硫化氢的氧化速率主要受基元反应SH+SH=H2S+S和SH+SH=HSSH控制。在贫燃工况下，H2S+O3=SO2+H2O基元反应因产生稳定物质表现为抑制硫化氢的氧化。