富氧燃烧是最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一,将传统的空气燃烧模式变革为O₂/CO₂燃烧,从而使烟气中CO₂浓度大大提高,有利于后续封存和利用。煤与生物质混合燃料的流化床富氧燃烧,综合了生物质生长对CO₂的吸收和富氧燃烧CO₂的捕集,被认为是有望实现CO₂负排放的清洁燃烧新技术,受到学术界和工业界的重要关注。过去十年,流化床富氧燃烧研究取得重要进展,但针对混合燃料（如煤与生物质混合）的研究还非常有限,很多关键基础问题尚不明确。本文通过实验和数值模拟,研究了煤、煤和生物质混合燃料在富氧、流态化条件下的燃烧特性。构建了微型流态化反应-质谱联用实验系统（反应器内径10 mm,燃烧温度700°C-900°C）,探索了基于在线质谱分析的流态化燃烧过程特性表征方法,以烟煤和花梨木为对象,研究了煤、生物质及其混合物在富氧气氛和流态化条件下的燃烧行为,重点考察了煤与生物质质量比、燃烧气氛、氧浓度、燃烧温度对CO₂强度谱峰曲线形态、反应持续时间、烟气中富集CO₂体积浓度、颗粒燃烧产生CO₂量、CO₂相对生成率、NO生成等特性的影响。发展了适合于煤/生物质流态化富氧燃烧、气固流动与化学反应耦合的三维数理模型和数值模拟方法。基于多相流质点网格方法建立欧拉-拉格朗日框架下的三维数理模型:采用LES模型描述气相的湍流行为,采用离散颗粒方法描述颗粒项运动;化学反应考虑了挥发分析出及燃烧、焦炭燃烧、污染物产生;气固流动与化学反应的耦合通过设置连续性方程、动量方程、能量和组分输运方程的源项实现。设计了科学的数值模拟验证策略,从气固流动结构、关键产物CO₂富集动态过程两个方面,定性和定量地验证了模型的正确性和准确性。揭示了煤/生物质流化床燃烧参量场分布和时空演化规律,并阐明了其与流动结构的内在关联。通过开展煤、煤和生物质混合流化床富氧燃烧的大量数值模拟,获得了流态化、富氧条件下燃烧的动态特性,解析了燃烧参量场（气固流场、温度场、组分场）的分布和时空演化规律,分析了CO₂、SO₂和NO谱峰曲线的特征（峰形、峰高、峰宽、峰持续时间等）,探讨了其与流动结构的关系。论文的研究,丰富了机理实验和数值模拟研究手段,获得了流态化富氧燃烧特性数据,充实了流化床富氧燃烧基础理论,可为发展煤/生物质流化床富氧燃烧捕集CO₂技术提供有益参考。