我国2013年传统的化石能源消耗量为34.61亿吨(标准煤),约占总能源消耗量的92.3%,在化石燃料的利用过程中产生了恶劣的环境问题,如何探究更加高效低排的燃烧工艺是当今学者最重要的任务之一。本文通过构建准二维狭缝射流实验诊断系统和数值模拟系统,进行了稀氧部分预混/富氧补燃(ODPP/OESC)技术与扩散燃烧(DC)、预混燃烧(PC)以及空气部分预混燃烧(PPC)等传统燃烧技术的对比分析,进而探究分析了燃烧过程中碳/氧(C/O)的空间浓度分布对火焰燃烧特性、污染物排放特性的影响规律。通过对火焰结构的记录,对比分析了不同碳/氧浓度分布时的燃烧稳定性、动力火焰传播速度;通过测量火焰的放热率和温度,对比分析了不同碳/氧浓度分布时火焰的放热率、燃烧强度;通过对污染物生成量的测量,对比分析了不同碳/氧浓度分布时的燃烧效率和排放特性。补充的模拟分析中,探究了不同燃烧技术不同工况时的组分分布和不同类型的氮氧化物(NOX)的生成特性。研究发现,相对于传统的燃烧技术,ODPP/OESC技术通过调制燃烧过程中碳/氧的空间分布,可更加有效地实现低NOX排放的高效燃烧。结果表明:减小预混氧化剂氧浓度可有效降低动力火焰温度,进而抑制热力型NOX的生成;增大补燃氧化剂氧浓度可有效增强火焰动力学稳定性及其燃烧放热率,进而提高燃料的燃烧效率;降低补燃空间氧浓度梯度,可有效延缓扩散着火时刻、降低燃烧放热率、增大火焰面积,进而改善燃烧区域的传热、传质效果,降低中心动力火焰温度,进一步减少热力型NOX的生成量,此时发现快速型NOX的生成比重显著增大。