化石燃料(尤其是煤)仍将在我国能源结构中占据重要地位,寻求和开发新型燃烧技术以实现化石燃料的高效利用、清洁燃烧以及低碳排放是燃烧领域的研究热点。近年来,MILD(Moderate & Intensive Low Oxygen Dilution)燃烧因其独特的低NOx排放和均匀的温度分布特点而备受瞩目,同时将其与Oxy-fuel燃烧技术耦合形成的Oxy-MILD燃烧更具二者的双重优势,能进一步提高热效率并促进多种污染物的减排,被誉为21世纪最有发展潜力的燃烧技术之一。在以往的研究中,人们往往关注燃料在高温空气预热条件下的MILD燃烧特性,因此,本文重点考察了低温预热条件下天然气MILD燃烧以及煤粉Oxy-MILD燃烧的综合特性。特别地,利用数值模拟与燃烧试验相结合的方法,本文关注了MILD燃烧的动态切换过程,对比分析了常规燃烧和MILD燃烧方式下的差异,探索了C02和H20对煤粉Oxy-MILD燃烧的影响,并系统地揭示了CO2的物理化学特性对MILD燃烧及其实现的影响。首先,本文以天然气的MILD燃烧特性为研究对象,通过数值模拟和燃烧实验的方法,研究了燃烧装置几何结构参数对天然气MILD燃烧的影响,同时探索了低温空气预热条件下天然气MILD燃烧的综合特性。研究结果表明：不仅仅是燃烧器,炉膛的几何结构参数也会对MILD燃烧的实现及其燃烧行为有着至关重要的影响；增大炉膛侧墙与顶墙之间的夹角将会促进MILD燃烧状态的形成,同时提高温度分布均匀性并降低NO排放；低温空气预热条件下也能实现工业规模炉膛中天然气稳定的MILD燃烧,同时,提高切换温度能够改善MILD燃烧切换过程中的火焰不稳定性;此外,随着燃烧状态从常规燃烧过渡到MILD燃烧时,炉内的反应区将逐渐从炉膛上游向炉膛下游迁移,此时,炉内的平均温度水平也将得到提升。其次,本文以煤粉在Oxy-fuel气氛下的MILD燃烧特性为研究对象,通过数值模拟和燃烧实验的方法,分析了C02和H20对煤粉Oxy-MILD燃烧的影响同时研究了低温预热条件下煤粉Oxy-MILD燃烧的综合特性。研究结果表明：在MILD燃烧方式下,当将O2/CO2气氛下的氧浓度提高到30%时,能够获得与空气气氛下近似的燃烧温度；在Oxy-MILD燃烧方式下,H2O的存在能够促进煤粉的着火,抑制燃料NOx的转化：当CO2和H2为O分别作为O2的稀释剂时,CO2能够更有利于MILD燃烧状态的实现;低温预热条件下也能够实现煤粉的MILD燃烧,然而受到煤焦表面的异相反应影响,燃烧火焰仅出现了“半无焰”的状态；与常规Oxy-fuel燃烧以及Air-MILD燃烧相比,Oxy-MILD燃烧具有最高的温度均匀性以及NOx减排潜力；与常规燃烧相比,MILD燃烧方式下的煤粉燃尽率较低,这主要是因为低氧气氛下不充足的颗粒停留时间导致的。最后,本文以稀释热伴流条件下的CH4/H2同轴扩散火焰为研究对象,通过数值模拟和反应动力学的研究方法,揭示了CO2与N2在物理化学性质上的不同对MILD燃烧着火初期各方面的影响。研究结果表明：与N2相比,CO2的添加能够不断降低燃烧反应区的温度峰值,这不仅来自于CO2的物理作用,也来自于CO2的化学作用；在着火初期,CO2的化学作用能够抑制OH自由基团的生成,但是C02的物理作用将促进OH自由基团的均匀分布；在Oxy-fuel气氛下,CO2的化学作用是燃料MILD燃烧着火延迟的主要原因,同时,这也能促进燃料的均相着火过程：在MILD燃烧方式下,CO2的物理作用对CH4的氧化路径没有显著的影响,然而,CO2的化学作用将通过路径Ⅰ和路径Ⅱ来抑制CH4的氧化,同时将促进CO2向CO的分解过程。