沾污结渣是未来富氧燃烧锅炉运行的主要问题之一，由于高浓度CO2的辐射传热和化学性质的差异，富氧锅炉的沾污结渣情况更加严重。近年来学者针对富氧情况下煤灰的沾污结渣情况进行了系统分析，得出了较为详实的结果，但仍缺乏富氧情况下基于煤灰内特征元素和气氛对于煤粉燃烧成灰的相关研究。本文选取煤粉结渣中的关键元素Ca、Na、Fe作为特征元素，选取特征元素的氧化物或氢氧化物作为添加剂，选取灰成分以Al、Si为主的山西无烟煤作为实验煤，定量研究富氧情况下特征元素对于煤粉高温成灰特性的影响，得出了较为系统和关键的结论。实验发现，富氧氛围下特征元素含量较高时，煤粉的反应时长随氧气浓度增大先减少后增加；Fe和Na会显著降低灰熔点特征温度，但Ca对于煤灰的变形温度影响不明显；富氧情况下，高Ca煤中随着氧气浓度升高，出现钙硅铝酸盐和莫来石晶相，随着温度升高，钙长石等硅铝酸盐生成，Na、Fe等元素非晶相化加强；高Fe煤中Fe随着氧气浓度升高从氧化物向硅铝酸铁转变，随着温度升高，顽火辉石与磁铁矿含量升高，钙铁硅氧化物含量先增加后减少；高Na煤得到的低氧煤灰Na主要以霞石成分存在，氧气浓度升高导致逐渐转化形成硅酸钠盐；随着温度升高，Na的形态会从稳定的酸式盐往硅酸钠盐或其它稳定非晶体转变。分析特征元素的赋存形态能够专注于主要金属及其氧化物对于煤灰化学形态的影响，能够有效监控煤粉的熔融特性，对于进一步研究煤灰熔融状态、分析真实富氧燃烧炉膛结渣特性有着重要意义。