超临界二氧化碳（S-CO₂）发电系统被认为是一种先进的发电系统。由于其具有高效、系统布局紧凑等优点,世界各国加大了相应的研究力度。我国是一个煤资源较为丰富的国家。S-CO₂燃煤锅炉尚处于起步阶段,深入研究燃煤S-CO₂锅炉,管内二氧化碳和高温燃煤烟气的换热特性以及炉内煤粉燃烧特性十分必要。本文采用数值模拟的方法首先对垂直全管受热、半管受热中S-CO₂与高温燃煤烟气换热特性进行研究。得到不同压力和不同烟气温度下壁面热流密度、壁面温度、S-CO₂温度、速度、雷诺数Re_b、对流传热系数h和努塞尔数Nu_b等分布。结果表明,全管受热努塞尔数Nu_b、壁面温度、S-CO₂平均速度和雷诺数Re_b随着压力的增大而减小。对流换热系数h和热流密度随着压力的增大而增大。截面径向速度随着压力的增加大幅度减小。压力对S-CO₂平均温度和中心温度以及烟气平均温度影响很小。全管受热时32MPa S-CO₂和超临界水（S-H₂O）对比发现,S-CO₂内外壁面温度和平均温度以及烟气平均温度高于S-H₂O,而对流换热系数h和努塞尔数Nu_b小于S-H₂O。全管受热和半管受热时S-CO₂管沿轴向内壁面对流换热系数h、努塞尔数Nu_b和雷诺数Re_b随着烟气温度的增大而减小,而S-CO₂平均温度和中心温度以及烟气平均温度、热流密度、壁面温度、S-CO₂平均速度随着烟气温度的增大而增大。半管受热对流热流和总热流明显低于全管,而辐射热流略高于全管。半管受热时S-CO₂内外壁温、平均温度和中心温度、平均速度、雷诺数Re_b和对流换热系数h以及努塞尔数Nu_b均低于全管。S-CO₂管外壁面温度和S-CO₂工质温度的温差范围50-100K。其次,建立了燃煤S-CO₂锅炉模型,引用新的S-CO₂燃煤锅炉研究成果“1/8减阻原理”结合S-CO₂管内传热特性研究设定锅炉的壁面温度,在此条件下对不同燃尽风率（SOFA）下S-CO₂锅炉炉内气相流场、温度场、气体组分以及NO_X的分布进行研究,并与常规水蒸汽锅炉的温度场和NO_X分布进行比较。研究结果表明,燃尽风率对S-CO₂锅炉煤燃烧过程和NO_X的生成特性具有很大影响。随着燃尽风率的增加,主燃区O₂和NO_X浓度以及气相温度呈现出递减的趋势,CO浓度则表现出递增的规律。在炉膛的出口处NO_X浓度随着燃尽风率的增加而减小。当燃尽风风率增加到30%时,增加燃尽风对降低NO_X效果不明显。S-CO₂锅炉与传统水蒸汽锅炉相比,在相同的燃尽风率（SOFA=35%）下炉膛出口气体平均温度略有升高,NO_X摩尔分数增加5%左右。