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加压富氧燃烧作为新一代备受关注的碳捕集技术近年来被广泛研究。煤粉颗粒的着火特性对于加压富氧燃烧等新型煤炭低碳利用系统的燃烧系统设计至关重要，煤质特性如挥发分释放特性、以及环境特性如温度、气氛和压力等因素，对煤粉着火特性都有较大的影响。煤粉燃烧的数值模拟是理解其物理和化学过程的关键手段，本文采用数值模拟方法，对单颗粒和颗粒群在加压富氧燃烧条件下的煤粉脱挥发分行为和着火延迟特性进行了详细的研究。
首先，本文建立了模拟单颗粒煤粉着火的高分辨率数值模型，采用化学渗透脱挥发分(Chemical Percolation Devolatilization, CPD)模型模拟挥发分中轻质气体和大分子气体的释放特性，其中轻质气体主要包含CH4、CO、H2O、CO2、CH3和H2，用C2H2代表大分子气体；气相燃烧采用GRI-Mech3.0详细反应机理；计算网格采用网格间距与颗粒尺寸相当的准解析高分辨率网格。数值验证结果表明，采用CPD模型搭配详细机理GRI-Mech3.0，并将挥发分析出组分考虑为多种组分，能准确预测单颗粒煤粉的着火延迟时间。
其次，基于上述单颗粒煤粉着火的数值模型，综合分析了单颗粒和颗粒群煤粉着火延迟的影响因素，以及炉内燃烧组分的变化趋势。模拟结果表明，颗粒直径对于着火延迟的影响近乎呈线性变化，颗粒直径增加，其比表面积降低，因此升温速率的降低导致着火延迟时间随颗粒直径的增加而增加。随着炉膛温度的升高，总的产热速率增加，颗粒的升温速率增大，因此着火延迟时间随之减小。随后，针对颗粒群的着火延迟时间进行了研究，随着进煤速率的增加，颗粒群总的吸热量增加，颗粒群升温速率变慢，火延迟时间随之增大。
最后，研究了压力对空气和富氧氛围下单颗粒着火延迟时间的影响。结果表明，压力的增加导致挥发分析出过程变慢，着火延迟时间随着压力的增加而增加。提高氧分压可以通过改变局部混合物的反应速率来影响着火延迟时间；在常压工况下，着火延迟时间随氧浓度增大呈现出先增加后减少的趋势；在增压工况下，空气氛围下的着火延迟时间随着氧浓度的增加没有明显的变化，富氧氛围下着火延迟时间同样呈现出先增加后减小的趋势。
首先，本文建立了模拟单颗粒煤粉着火的高分辨率数值模型，采用化学渗透脱挥发分(Chemical Percolation Devolatilization, CPD)模型模拟挥发分中轻质气体和大分子气体的释放特性，其中轻质气体主要包含CH4、CO、H2O、CO2、CH3和H2，用C2H2代表大分子气体；气相燃烧采用GRI-Mech3.0详细反应机理；计算网格采用网格间距与颗粒尺寸相当的准解析高分辨率网格。数值验证结果表明，采用CPD模型搭配详细机理GRI-Mech3.0，并将挥发分析出组分考虑为多种组分，能准确预测单颗粒煤粉的着火延迟时间。
其次，基于上述单颗粒煤粉着火的数值模型，综合分析了单颗粒和颗粒群煤粉着火延迟的影响因素，以及炉内燃烧组分的变化趋势。模拟结果表明，颗粒直径对于着火延迟的影响近乎呈线性变化，颗粒直径增加，其比表面积降低，因此升温速率的降低导致着火延迟时间随颗粒直径的增加而增加。随着炉膛温度的升高，总的产热速率增加，颗粒的升温速率增大，因此着火延迟时间随之减小。随后，针对颗粒群的着火延迟时间进行了研究，随着进煤速率的增加，颗粒群总的吸热量增加，颗粒群升温速率变慢，火延迟时间随之增大。
最后，研究了压力对空气和富氧氛围下单颗粒着火延迟时间的影响。结果表明，压力的增加导致挥发分析出过程变慢，着火延迟时间随着压力的增加而增加。提高氧分压可以通过改变局部混合物的反应速率来影响着火延迟时间；在常压工况下，着火延迟时间随氧浓度增大呈现出先增加后减少的趋势；在增压工况下，空气氛围下的着火延迟时间随着氧浓度的增加没有明显的变化，富氧氛围下着火延迟时间同样呈现出先增加后减小的趋势。