MILD富氧燃烧是基于二氧化碳捕集与封存(CCS)的新一代富氧燃烧技术。该技术兼具传统富氧燃烧与先进MILD(Moderate and Intense Low-oxygen Dilution)燃烧的优势,能够改善传统富氧燃烧存在的燃烧稳定性差、燃烧效率低等问题,提高炉内温度均匀性,增强炉内辐射传热,节约燃料和降低氮氧化物等污染物排放,实现传统化石燃料燃烧的“近零排放”。本文以瑞典皇家理工学院200kW中试规模实验炉为研究对象,根据其结构及运行参数进行三维建模与网格划分。采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对MILD丙烷富氧燃烧过程进行数值模拟。研究发现,强烈的烟气内部循环充分地预热并稀释了主反应区内的燃料与氧气浓度,降低了燃烧反应速率与火焰峰值温度;主反应区域的Damk?hler(Da)数远小于1,Karlovitz(Ka)数远大于1,揭示了MILD富氧燃烧的低氧温和燃烧特征。基于以上研究基础,本文设计了一种对称型MILD富氧燃烧器,分析了不同燃烧器结构参数对MILD富氧燃烧特性的影响。研究表明,随着氧气射流速度的降低,炉内烟气循环开始减弱,无法对当地反应物充分地预热和稀释,燃烧反应速率和火焰峰值温度显著上升,同时主反应区域的Da数不断增大,Ka数不断减小,MILD富氧燃烧逐渐向传统有焰燃烧进行转移;当氧气射流速度较低时,增加氧气与燃料喷口间距有利于延迟氧气与燃料的接触与混合,从而降低燃烧反应速率和火焰峰值温度,但当氧气射流速度足够大时,改变氧气和燃料喷口间距对燃烧特性的影响基本可以忽略。此外,本文还对富氧气氛下的气体辐射特性模型和煤粉着火模型进行了改进。首先,针对富氧气氛下直接采用灰气体加权平均模型(WSGGM)存在较大误差的问题,运用用户自定义函数(UDF)在原模型基础上进行改进,并将气体辐射特性计算结果同标准指数宽带模型(EWBM)相互对比验证;其次,考虑到FLUENT默认煤粉着火模型无法准确预测实际煤粉的着火过程,采用UDF重新编写煤粉着火模型,对着火试验装置中实际煤粉着火过程进行数值模拟,将着火距离等模拟结果与实验测量数据进行对比,并分析了不同二次风预热温度与燃烧气氛对煤粉着火距离的影响。