生物质具有负碳属性,对我国实现碳达峰和碳中和目标具有重要且不可替代的推动作用。富氧燃烧技术不仅具有高燃烧效率,更具碳捕集优势。生物质加富氧燃烧的碳捕集和碳封存,即可实现负碳排放。将云南省丰富的煤炭资源、废烟杆生物质资源,同富氧燃烧结合应用于冶金、电力及化工等领域,不仅能提高我国经济发展水平,而且能尽快实现碳中和目标。因此,本论文采用实验分析、理论计算、数值模拟及工程应用等方法和手段,对烟煤、褐煤和烟杆的富氧混燃协同机制与优化开展研究,能有效促进云南地方特色烟杆生物质资源和煤炭资源清洁低碳高效利用以及碳中和目标的早日实现。为揭示烟煤、褐煤和烟杆的富氧混燃协同机制,首先在热重实验基础上,利用响应曲面优化方法对氧气浓度、升温速率、配煤与烟杆比例等条件进行优选,得到了富源烟煤:小龙潭褐煤:宜良烟杆质量比为6:2:2、30%氧浓度、20K/min升温速率的最优条件下,其混合燃料的可燃性指数为47.1892×10-7,燃烧特性指数为4.9971×10-10,燃尽温度为478.2℃。在此基础上,开展了烟煤、褐煤和烟杆富氧混燃协同特性研究。围绕升温速率、氧浓度和烟杆比例等因素对混合燃料燃烧特性的影响规律进行了热重实验,探寻了富氧气氛下不同比例烟杆与配煤掺混的混燃协同作用规律,发现不同混合比的协同作用温度区间在200℃～750℃。通过计算不同掺混比的燃料相互作用效率积分值,建立了烟煤、褐煤和烟杆富氧混燃协同作用模型,得到了不同混合比的燃烧特征参数。利用Logistic系统演化分析模型建立了混合燃料协同演化方程,揭示了混燃过程协同演化机理。针对烟煤、褐煤与烟杆混燃过程中水分蒸发、挥发分挥发及碳燃烧反应的协同问题,采用热重实验和Coats-Redfern方法,进行了富氧混燃协同动力学机理研究。分别求取了三种单燃料和不同配比混合燃料的燃烧动力学参数,建立了燃烧反应第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段的混燃活化能协同模型,最后对建立的活化能协同模型验证发现,模型预测值与实验值的偏差±10%以内,计算精度较高。在阐释了富氧气氛下混合燃料燃烧协同作用规律和反应动力学协同机理的基础上,以可燃性指数、综合燃烧特性指数、指前因子和活化能等作为评价指标,采用TOPSIS方法对烟煤、褐煤和烟杆不同配比进行了优化研究,得到了富源烟煤:小龙潭褐煤:宜良烟杆=6:1:3的最优质量比。为使以上的基础理论研究能更好的指导实际生产,本论文还开展了以下两方面的工作。一方面,基于云南省某600MW锅炉所开展的三种燃料混配燃烧试验,进行了相应的数值模拟研究,获得了炉膛内温度、烟气组分、NOx浓度等的分布特性及规律,同时结合部分现场测试数据对数值模拟进行了验证。另一方面,对混配燃料的积灰特性进行了实验研究,研究了灰含量、灰熔点、烧结强度指数、表面形态等积灰性能。