根据我国能源结构的特点,煤炭在我国能源消费中的主要地位在短时间内将不会发生改变。燃煤会产生大量的氮氧化物,造成严重的环境问题。加强对燃烧过程NO_x生成及煤焦特性的研究,对进一步控制NO_x的排放十分必要。空气分级燃烧是降低NO_x生成的有效方法之一。本文以燃煤锅炉空气分级主燃区NO_x生成特性为研究对象,测试了一维沉降炉在过量空气系数小于1(0.8、0.9、1.0)的气氛下煤粉燃烧NO_x分布,并对沉降炉不同高度上煤焦进行取样。采用XPS、Py-GC/MS、Raman、FTIR等对煤焦进行特性分析,获得不同条件下NO_x与煤焦物性参数之间的关系。结果表明,随过量空气系数的减小,沉降炉出口处和峰值的NO_x浓度逐渐减小。XPS检测表明,煤焦中的含氮基团主要为N-5、N-6和N-Q。随着燃烧的进行,不稳定的N-5逐渐减少,热稳定性较强的N-6沿着炉子高度方向呈现增加的趋势,N-Q则先增加后减少。煤焦Py-GC/MS分析表明,在燃烧前期煤焦中释放大量的苯甲腈和苯乙胺类,并在燃烧中期被氧化生成大量NO_x。采用FTIR研究了沿程煤焦含氧官能团分布。结果表明,对应煤焦含氧官能团含量高的位置,NO_x生成量偏低;含氧官能团含量升高时,NO_x出现下降趋势。不同氧浓度条件下煤焦表面羰基等含氧基团比原煤含量低,在炉子尾部,α=0.8羰基含量最高。煤焦Raman数据分析表明,随着燃烧的进行,有序程度较原煤增加,进入煤焦燃烧阶段有序程度变化不明显,决定煤焦石墨化以及芳香化有序化程度的变化主要取决于挥发分析出阶段。低温氮吸附(BET)表明煤焦的吸附脱附曲线呈现典型的反S型。α=0.8和0.9时,孔体积增加主要是由于孔径小于2nm的孔大量生长形成的。而α=1.0时孔体积增加则主要是孔径在1nm～4nm之间的大量形成所导致。随着α增加,孔体积增加越快,孔隙越发达。随着α的增加,煤焦比表面积整体上呈现出减小的趋势。当α=0.8和0.9时,在NO_x浓度较高时比表面积处于较低含量,NO_x浓度偏低时,煤焦比表面积数值较大,α=1.0时则这样的现象不明显。SEM煤焦形貌变化结果表明,沿程煤粉颗粒表面从以微孔为主到大孔逐渐增多,随后出现大孔合,颗粒开始坍塌变为不规则形状。