随着温室效应的加剧以及社会对环境的重视程度不断提高,节能减排势在必行。天然气是一种碳排放系数较低的燃料,能在一定程度上降低CO₂排放量,而富氧燃烧技术作为一种节能环保的燃烧技术,可以实现CO₂零排放。因此,天然气富氧燃烧对碳减排具有重要意义。本文采用Fluent建立天然气富氧燃烧模型,并利用国际火焰研究基金会0.8 MW燃烧炉天然气燃烧实验进行了验证,模拟与实验结果吻合良好。在保证过量空气系数一致情况下,利用验证后的模型研究天然气富氧燃烧特性,并探讨了氧浓度和压力的变化对富氧燃烧NO_X生成机理的影响。当富氧燃烧氧浓度从21%增加到50%时,天然气反应速度加快,反应区域长度从2620 mm降低到720 mm,降低了72.5%,炉膛最高温从1394 K增加到2435 K,增加了74.7%,高温区域明显前移,最高温从炉膛进口下游3180 mm移动到720 mm处,前移了77.4%。30%O₂/70%CO₂富氧燃烧方式下,炉膛内温度、组分和烟气辐射特性与普通空气燃烧最为接近,炉膛最高温分别为1650 K和1657 K,CH₄分别在炉膛进口下游1170 mm和1220 mm处消耗完毕,炉膛各截面平均热流密度偏差值低于0.5%。普通电厂进行30%O₂/70%CO₂富氧燃烧改造,可减少63.9%的NO排放量。富氧燃烧条件下,N₂主要通过N、CN、HCN、HNO和HCNN五种基团的反应生成NO,NO的主要生成路径是N₂→HCNN→HCN→CN→N→NO和N₂→HCNN→（HCN）→NO。随着氧浓度的增加,N₂更多的以N₂→HCNN→（HCN）→NO路径生成NO;随着压力的增加,N₂更多的以N₂→HCNN→HCN→CN→N→NO路径生成NO。