近年来,化石燃料燃烧排放的NO_x、SO_x及CO₂等污染物对环境造成了巨大影响,因此新型低排放燃烧技术成为当前研究热点。其中,富氧燃烧具有热效率高、能耗低、兼具低NO_x排放及CO₂回收等优点,被广泛应用于工业领域。为了解决高氧气浓度富氧燃烧中潜在的的回火问题,本文采用将燃料和氧化剂分别切向通入柱形燃烧室的管状火焰燃烧器开展丙烷急速混合燃烧实验。为了深入研究管状火焰燃烧器中丙烷富氧燃烧特性,采用预混气切向喷入的预混燃烧与急速混合燃烧两种模式,对氧气浓度低于0.4的丙烷火焰进行了实验和化学反应计算分析,探讨了N₂和CO₂稀释剂对燃烧的影响。氧气浓度β≤0.4时,相同条件下预混和急速混合具有相似的火焰结构及相近的燃烧极限。以CO₂为稀释剂的丙烷急速混合燃烧在火焰强度、火焰直径以及燃烧极限方面与N₂稀释燃烧有差距,但在燃烧范围内能获得均匀稳定的管状火焰。随氧气浓度改变,两者在火焰外观、火焰长度、火焰温度及NO_x、CO_x排排放等方面的表现出较大差异。通过Chemkin计算发现,相同β和Φ时,CO₂稀释的火焰绝热温度较低,通过提高β可获得与N₂稀释火焰相同的绝热温度;而实验测温发现,前者的温度高于后者,这是由于β增加,前者消耗了更多丙烷,释放的热量更多;对于两种稀释剂,随着β增加,实验所得的火焰温度越来越接近绝热温度。通过Chemkin计算的化学反应动力学分析发现,CO₂稀释燃烧的CO浓度高于N₂稀释燃烧,基元反应R31.CO+OH?CO2+H对CO的生成速率最大,反应R31对层流燃烧速度的的敏感度仅次于R1.H+O2?O+OH,且CO₂稀释燃烧中R31的敏感度仅为N₂稀释的一半,说明CO₂参与基元反应R31是燃速降低的主要原因。最后,对比了三种不同入口尺寸燃烧器中燃料与氧化剂的掺混效果,采用高速摄影与声压同步测量分析高氧气浓度下的丙烷火焰稳定性。结果发现,掺混较好的燃烧器能在β高至0.8时仍能在当量比1.0附近获得稳定火焰;根据声压脉动规律,随Φ增加可将燃烧区域依次划分为管状火焰区-振荡区-弱振荡区-强振荡区。