O2/CO2燃烧技术作为一种新型的碳捕集技术发展迅速。在富氧燃烧湿烟气循环过程中,CO2和H2O为主要燃烧气氛的组分。CO2、H2O与N2在性质上存在较大差别,对燃烧产生重要影响。目前的研究主要针对CO2、H2O与N2在物理特性上的区别,其化学反应性对燃烧影响的研究仍没有清楚的认识。传统的实验方法并不能消除CO2、H2O与N2热容与热辐射的影响。同时,燃烧是快速的反应过程,从分子水平上研究燃料在富氧燃烧中的初始反应机理具有重大意义。本文使用基于反应力场的分子动力学模拟方法构建了CH4/O2/N2、CH4/O2/CO2和CH4/O2/H2O体系模型。通过控制不同的反应条件来研究CH4在不同气氛下的反应速率、自由基的生成、中间产物与最终产物的分布,从微观分子水平上探索CH4在O2/CO2和O2/H2O气氛下的燃烧机理。首先在不同温度下对O2/N2气氛下CH4的燃烧进行了模拟研究。反应力场模拟得到的CH4主要反应路径为:2234?????COCOCHOOCHCHCH。这与前人研究的甲烷燃烧机理相一致,验证了反应力场方法的准确性。其次,研究了CH4在O2/CO2气氛下的燃烧,并与在O2/N2气氛下进行对比。结果表明,在较高温度下,CO2会参与反应,促进CH4反应速率。CO2主要通过CO2+H→CO+OH该反应促进了CO和OH自由基的生成。由于CO2化学反应性导致H/OH比例降低,CH4在O2/CO2气氛下燃烧生成的H2量较少,而H2O的生成量较多。同时也研究了O2浓度对CH4燃烧的影响,在较低温度下,CH4反应速率随O2浓度的增加而提高;而在较高温度下,随着O2含量的增加,CH4反应速率变化并不明显。最后,探索了高浓度H2O对CH4燃烧机理的影响。结果表明在高温条件下H2O分子能够参与反应,促进了CH4反应速率。体系中有较多OH自由基和H2分子生成,说明H2O可能主要参与该反应:H2O+H→H2+OH。同时,较多OH自由基能够通过反应CO+OH→CO2+H促进体系中CO分子向CO2分子转化。