煤炭一直以来都是我国经济和社会发展的重要一次能源，煤炭的高效和清洁利用对经济发展和生态环境的影响意义深远。灰熔聚加压流化床气化技术是一种具有优势的煤气化洁净燃烧技术，但在其运行过程中气化半焦携带量大、残碳含量高，需要以高温混燃形式进行热量回收以提高碳燃尽率，而气化半焦具有反应性差、挥发分含量低、灰分含量高等特点，因此结合高温燃烧实验进行单颗粒数值计算来模拟气化半焦颗粒的燃尽过程将对清楚认识其高温反应特性和反应机理有促进作用。焦炭氮伴随着焦炭的燃尽经历较长的转化过程，对于氮氧化物的生成具有重要作用，而目前焦炭氮转化的机理仍不明确，因此利用单颗粒燃烧模型对焦炭燃烧过程中焦炭氮的转化过程进行数值模拟，有利于提高对焦炭氮转化过程的认识，并为降低焦炭氮向NOx转化率的控制措施提供指导意见。本文根据计算流体动力学原理，利用自行编写的程序对单颗粒气化半焦燃尽过程和单颗粒煤焦焦炭氮转化过程进行数值计算，并与实验和文献研究结果进行对比分析，验证模型的可靠性和实用性。对于气化半焦颗粒的燃尽过程，通过对比不同的固体燃烧模型和不同的动力学反应机理表明，四步表面反应机理和缩核反应模型对气化半焦燃尽过程的描述更加恰当，且该机理和模型对其他煤焦燃尽过程具有一定的通用性；燃尽过程中气化半焦颗粒整体温度趋于均一一致，孔隙中的一氧化碳容积燃烧反应不显著；实验温度条件下，气化半焦处于扩散和本征反应共同控制的过渡反应区，随着环境温度的升高，反应过程由本征反应控制向扩散控制转化；在过渡反应区，同一温度和环境氧浓度条件下，随着燃尽度升高，气化半焦颗粒内部氧浓度逐渐升高，低温时甚至达到整个颗粒内部氧浓度均一一致，比表面积不断减小，颗粒孔径不断增大，外部氧气由外向内的扩散阻力逐渐减小，呈现出反应后期由扩散控制向本征反应控制的转变；随着环境温度、环境氧浓度的升高和颗粒粒径的减小，气化半焦颗粒的燃尽时间逐渐减少。对于煤焦颗粒焦炭氮转化过程，在煤粉炉燃烧条件下，煤焦焦炭氮向NO的转化率随着环境氧浓度的增加而略微增加，随着初始环境NO浓度的升高呈近似线性单调下降趋势；初始环境NO浓度对于焦炭氮转化的影响远大于环境氧浓度，因此，精确的NO还原反应动力学参数对焦炭氮转化及NO释放量的预测非常重要；随着煤焦颗粒粒径的增大，其焦炭氮向NO的转化率逐渐减小；在煤粉炉燃烧条件下，两种煤焦焦炭氮向NO的转化率随温度的升高先升高后下降。