本论文研究的目的是通过模拟煤粉燃烧条件下高温沉降炉上的煤粉燃烧实验，深入系统地研究O<,2>/CO<,2>煤粉燃烧时煤中主要矿物质的转化和成灰行为。在研究过程中，采用多种先进的分析测试仪器和技术，对实验煤粉样和采集的煤灰样品进行了定性和定量的分析，并通过对O<,2>/CO<,2>燃烧和O<,2>/N<,2>燃烧条件下相关特性的系统比较，研究了O<,2>/CO<,2>煤粉燃烧时煤中矿物质的转化和成灰行为以及氧浓度、炉温等燃烧条件变化对其产生的影响。 对煤中主要矿物质转化的研究表明，与O<,2>/N<,2>燃烧相比，在相同氧浓度和炉温的条件下，O<,2>/CO<,2>燃烧气氛没有显著改变生成的总灰中主要矿物晶体相的种类，但是改变了总灰中主要矿物晶体相的相对含量；氧浓度的增加使得两种气氛下煤灰中的主要晶体相及其组成趋于一致：炉温的降低没有影响矿物质的转化机理，但是减弱了燃烧气氛对灰中矿物晶体相的相对含量的影响。在相同炉温和氧浓度的条件下，O<,2>/CO<,2>燃烧和O<,2>/<,2>燃烧生成的灰颗粒尺寸分布差别不大，而主要的差异体现在破碎区域，且差异的程度与煤种关系极大；当氧浓度提高和炉温降低时，无论是O<,2>/N<,2>燃烧还是O<,2>/CO<,2>燃烧，灰颗粒的平均粒径都显著减小。 对煤中含铁矿物质转化行为的定量研究表明，与O<,2>/N<,2>燃烧相比，在相同氧浓度的条件下，O<,2>/CO<,2>燃烧对灰中生成的含铁物相的种类没有影响，但改变了灰中含铁物相的相对含铁量，主要表现为O<,2>/CO<,2>燃烧时灰中硅酸盐玻璃体中的总含铁份额有相当程度的增加，而铁氧化物中的总含铁量则相应减少，这意味着O<,2>/CO<,2>燃烧可能影响煤的结渣趋势；氧浓度的增加和炉温的降低会改变灰中含铁物相的相对含铁量，但是未改变O<,2>/CO<,2>燃烧时灰中硅酸盐玻璃体中的总含铁份额相对较多的趋势。 LPI颗粒物粒径分布的研究结果表明，不同燃烧气氛下生成的LPI颗粒物的粒径都呈双峰分布。与空气燃烧相比，煤粉在O<,2>：CO<,2>=1：4条件下燃烧生成的亚微米颗粒的生成量减少，且平均粒径较小；O<,2>/CO<,2>燃烧时氧浓度的增加使得亚微米颗粒的粒径增大，且生成量大幅度增加;炉温的降低没有影响亚微米颗粒的分布形式，但是O<,2>/CO<,2>燃烧时炉温的降低对亚微米颗粒的生成量有一定的影响。 LPI颗粒物中主要成灰元素组成分布的研究结果表明，燃烧气氛的改变显著地影响颗粒物特别是亚微米颗粒的元素组成。与空气燃烧相比，O<,2>：CO<,2>=1：4气氛下亚微米颗粒内较易挥发的无机元素如Na、K和S的含量增加：氧浓度的增加使得颗粒物中较难挥发的元素成分(包括CaO、SiO<,2>、Fe<,2>O<,3>)的含量增加，且O<,2>/CO<,2>燃烧时这些成分的含量更高，而氧浓度的变化对O<,2>/CO<,2>燃烧时颗粒物组成的影响更加显著。对LPI颗粒物中痕量重金属元素分布的研究结果表明，在不同燃烧气氛下生成的LPI颗粒物中，同属中等挥发性的Cu、Zn元素在亚微米颗粒上均出现了明显的富集。与空气燃烧相比，O<,2>：CO<,2>=1：4燃烧气氛对LPI颗粒物中Cu、Zn和Mn元素的分布形式没有影响，但对其含量均有显著的影响，Cu、Zn元素在亚微米颗粒中的富集更为显著，但气氛影响的程度与煤种有关，而Mn元素在亚微米和超微米颗粒中的含量均显著减少。