能源体系零碳化是实现碳中和的根本手段,因此氢气（H2）、氨气（NH3）等零碳能源备受关注。然而现阶段,燃烧设备、管网系统等主要针对天然气（Natural Gas,NG）设计,若以H2作为燃料直接供应,则需要更换燃烧设备并重新敷设H2供给系统,因此在NG中混入H2,是建立完全氢能社会的重要过渡方案。H2的掺入会显著影响燃烧特性,而目前对这种影响研究尚不够全面。针对NG掺H2后燃烧效率及氮氧化合物（NOx）排放研究较少的现状,本文通过对目前广泛应用的柔和（Moderate or Intense Low Oxygen Dilution,MILD）燃烧方式进行数值模拟研究,并对热共流射流（Jet-in-Hot-Coflow,JHC）燃烧器进行优化。模拟采用组分输运模型、涡耗散概念模型（Eddy Dissipation Concept,EDC）、Do辐射模型,结合DRM-22化学机理,分析了NG中添加H2及不同H2含量对燃烧的影响,通过与实验结果的对比,验证了数值模型的准确性。研究表明,H2含量增加强化燃料和氧化剂的混合程度,燃烧器内部的温度升高,热力型NOx集中于燃烧器后端;燃料进口速度增大导致燃烧器内燃烧不完全、出口处温度降低。此外,掺氢天然气比NG更有利于达到MILD燃烧条件。优化后的旋流燃烧器可以有效降低NOx浓度。采用碳捕捉——氧燃烧技术,用二氧化碳（CO2）代替氧化剂中的氮气（N2）在燃烧器燃烧,随着氧化剂混合物中O2的减少（CO2的增加）,反应强度、火焰速度和火焰温度会降低。H2体积能量密度很低,目前工业上采用的高压或低温氢储运方案成本高且极易泄漏。储运安全性好的NH3日益受到关注。NH3除做氢载体外,也可作为燃料直接燃烧。因此NG中掺入NH3混合燃烧也是目前降低碳排放重要的过渡方案。此外,由于NH3的火焰速度缓慢,火焰温度低,通常需要掺入助燃剂助燃,NG可以作为助燃剂,NH3和NG混合燃烧也备受关注。本研究结合GRI Mech 3.0化学反应机理,通过研究旋流燃烧器内不同NH3含量的掺氨天然气燃烧,分析其排放特性,并与掺氢天然气的燃烧温度和NOx排放进行对比。结果表明,随着NH3含量的增加,掺氨天然气燃烧的层流速度和放热速率单调下降,燃烧器内部温度下降,生成的CO、CO2减少,燃烧器出口处的NH3增多,这主要因为燃料的未完全燃烧;NOx排放随NH3含量增加呈先增加后减少趋势,NOx排放量要高于掺氢天然气燃烧。本论文对MILD燃烧、旋流燃烧条件下的掺氢天然气和掺氨天然气燃烧特性进行了研究,结果可用于指导相关燃烧系统的设计及优化,对于氢能和氨气燃烧技术的推进做出积极指导意义。