Der weltweit steigende Energiebedarf steht im starken Kontrast zu der erforderlichen CO2-Reduzierung zur Begrenzung der globalen Erwärmung. Obwohl erneuerbare Energiequellen sich rasant entwickeln, werden feste fossile Brennstoffe in absehbarer Zukunft weiterhin von Wichtigkeit sein. Daher spielt die Dekarbonisierung des Energiesektors eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Industrieemissionen. Hierfür ist die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung eine Schlüsseltechnologie. Unter den möglichen Verfahren zur Kohlenstoffabscheidung stellt das Oxyfuel-Verfahren eine der aussichtsreichen Technologien für schnelle CO2-Einsparungen dar. Beim Oxyfuel-Verfahren wird der Stickstoffanteil der Luft durch CO2 ersetzt, was zu erheblichen Veränderungen der Verbrennungseigenschaften führt. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass die Abgase fast vollständig aus CO2 bestehen, was dessen Nutzung und Speicherung erleichtert. Um das große Potenzial der Nachrüstung bestehender Anlagen für das Oxyfuel-Verfahrens zu nutzen, sind detaillierte Simluations-Werkzeuge erforderlich, die eine genaue Vorhersage solcher Systeme ermöglichen. Betrachtet man den Verbrennungteil des Oxy-Fuel-Prozesses, so lassen sich drei Hauptsäulen für die Modellierung identifizieren: 1) Turbulente Mischung und Wärmeübertragung, 2) Turbulenz Chemie Interaktion und 3) Kinetik des festen Brennstoffes. Aufgrund der starken Kopplung aller Prozesse wird der Gesamtfehler durch das schwächste Modell bestimmt. Daher müssen alle drei Modellierungssäulen angemessen berücksichtigt werden, um zu einem effizienten und prädiktiven ganzheitlichen Modell für die Verbrennung fester Brennstoffe beizutragen. In dieser Arbeit werden die ersten beiden Säulen durch die Large-Eddy-Simulation, gekoppelt mit einer detaillierten Beschreibungen der Gasphasen Chemie mittels eines Flamelet-basierten Modells, abgedeckt. In Bezug auf die Brennstoffkinetik wird neben Standardmodellen insbesondere eine kürzlich entwickelte nahtlose mehrstufigen Kinetik zur Beschreibung der Partikelumwandlung verwendet. Eine Reihe verschiedener Konfigurationen mit zunehmender Größe und Komplexität werden untersucht, um die entwickelten Modellierungsstrategien zu validieren. Als erster Schritt ermöglicht die Untersuchung von einzelnen Partikeln und Partikelgruppen in einem Reaktor mit laminarer Strömung detaillierte Analysen des Zündungs- und Verbrennungsprozesses. Anschließend konzentrieren sich die Untersuchungen an einem Brenner im Labormaßstab auf die Flammenstabilisierung in komplexen, turbulenten Strömungen. Abschließend wird am Pilotbrenner der gesamte Umwandlungsprozess untersucht. Diese schrittweise Erhöhung der Komplexität ermöglicht eine nahtlose Validierung der Modelle unter praxisrelevanten Bedingungen. Darüber hinaus werden die validierten Simulationen genutzt, um neue Einblicke in die komplexen gekoppelten Phänomene zu gewinnen, die bei der Verbrennung fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre auftreten.