一、富氧燃烧
富氧燃烧是指用比通常空气（含氧21%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，不仅有利于提高燃烧效率，而且有利于对烟气二氧化碳的捕集和利用。与煤粉炉相比，循环流化床可以实现更高氧气浓度的富氧燃烧，从而降低锅炉尺寸，并减少生成的烟气量，有利于降低循环流化床富氧燃烧的建设和运行成本。课题组对循环流化床富氧燃烧技术进行了持续研究，重点关注了循环流化床富氧燃烧条件下的硫、氮污染物的形成和控制机理。
利用TG-FTIR研究硫的析出规律，发现CO2气氛有利于煤中硫的析出，促进了H2S和含硫基团向COS和SO2等的转化。
富氧气氛下石灰石存在两种硫化机理：温度高于分解温度或CO2分压低于分解压时，间接硫化反应，反应较快，但是反应持续时间较短，反应速率降低迅速；反之发生的为直接硫化反应，反应较慢，但反应过程中硫化反应速率降低缓慢。对富氧燃烧条件下石灰石脱硫产物的水蒸汽活化机理进行了研究，分析了水蒸汽对石灰石不同脱硫反应的直接影响。
同时研究了CO2气氛下HCN和NH3的形成机理。
利用流化床多功能试验台架研究了水蒸汽对煤富氧燃烧，SO2/NO污染物析出规律以及石灰石脱硫特性的影响。
二．循环流化床锅炉
针对我国工业锅炉和窑炉节能减排与低质煤综合利用的重大需求，经二十多年的研究积累和技术攻关，课题组以高效低耗与高质化综合利用为目标，以核心关键技术开发为突破口，攻克了高效分离循环燃烧、低能耗强化燃烧、低质煤高质化综合利用等技术难题，开发了具有我国特色和自主知识产权的循环流化床锅炉以及高温烟气炉技术，获得了广泛的工业应用，为我国量大面广燃煤工业设备节能减排技术改造和低质煤综合利用做出了突出贡献。该成果获得了2013年国家科学技术进步奖。
近年来，课题组致力于我国循环流化床锅炉大型化技术的研发，先后参与了国家科技支撑计划项目“超临界循环流化床”和十三五国家重点研发计划项目“超超临界循环流化床锅炉技术研发与示范”，主要开展了给煤分布均匀性和高效冷渣器的研究。
建成一套可用于研究流化床内流动和扩散问题的三维实验台，采用热示踪粒子方法研究颗粒横向扩散系数随给煤口高度、流化风速和静止床高的变化；在二维扩散流动模型的基础上建立密相区二维颗粒扩散燃烧模型，得到单个给煤点燃料供给面积、截面燃煤颗粒分布情况、影响燃煤扩散的主要因素等。研究成果为优化大型循环流化床给煤点的布置提供了科学依据，有助于实现均匀性给煤，提高锅炉效率和降低事故率。
对滚筒冷渣器的运动特性和传热特性进行了实验研究，建立了运动和传热模型并利用实验数据进行了验证与修正。利用运动模型分析了转速、滚筒尺寸、填充度等因素对灰渣在滚筒冷渣器内平均停留时间(MRT)的影响，转速和填充度对横向混合的影响，转速、填充角、滚筒尺寸等对灰渣纵向扩散的影响；实验分析了灰渣粒径、滚筒转速、填充度等对传热系数的影响；模拟研究了滚筒尺寸、转速等对滚筒出力和综合传热系数的影响，以及滚筒内部温度和传热系数分布。
滚筒热态实验台架
