在燃烧系统中使用氨来减少温室气体的研究越来越受到人们的关注。氨易于液化,生产技术成熟,运输和储存的基础设施均已建立。但是氨的燃烧强度低,NOX排放高,制约了氨作为一种燃料应用于实际的燃烧设备中。本文致力于研究含NH3燃料的燃烧特性及NOX等污染物的排放特性,寻求合理措施实现含NH3燃料的稳定燃烧并减少各种污染物的排放。首先,利用文献中发表的多种含NH3化学反应机理模型进行了一维预混自由传播火焰数值计算。结果表明:Okafor机理用于数值计算NH3/CH4/air火焰时,精度更高;对于NH3/H2/air、NH3/air火焰,Xiao机理表现更佳。NH3/CH4、NH3/H2燃料混合物随着NH3含量的增多,层流燃烧速度单调减小;NH3/CH4/air、NH3/H2/air、NH3/air的层流燃烧速度,随着当量比的增大先增大后减小,但随着压力的增大而单调减小。NH3/CH4、NH3/H2燃料混合物中提高NH3的含量可有效减少NO排放,同时掺入的少量活性燃料,有效提高了NH3火焰燃烧特性。含NH3燃料在富燃及中高压状态燃烧可有效降低NO排放。含NH3燃料在富燃状态下燃烧能够有效降低NO排放,但是富燃燃烧效率低,故而富-贫空气分级燃烧系统被提出。本文利用CHEMKIN PRO中的化学反应器网络（CRN）模型,对空气分级燃烧系统中70%NH3/30%H2燃料混合物在加湿一次空气和高压条件下的燃烧进行数值模拟。NO排放研究表明,压力对NO形成过程有双重影响:（1）抑制燃料型NO在主燃烧区形成;（2）促进贫燃区热力型NO生成。NO排放量的最小值和最大值分别在总当量比为0.6和0.9时出现。加湿抑制NO在主火焰区、贫燃区形成,并促进NO在火焰区后还原,导致NO排放减少。最后,对英国卡迪夫大学的径向旋转湍流燃烧器中50%NH3/50%H2预混火焰应用动态增厚火焰（DTF）模型进行了大涡模拟（LES）计算研究。增大回流强度和热损失率可以降低NO绝对产率,从而减少NO排放。该燃料混合物的贫燃旋流火焰的火焰高度为40mm,火焰面厚度为0.8mm,NO排放主要是燃料型NO,燃料型NO的生成敏感于火焰温度。绝热状态下的火焰温度比非绝热状态下的高50K,NO排放比非绝热状态高2000ppm,非绝热状态预测的NO排放与实验值更为接近。OH自由基主要在回流区生成,NO在火焰面生成。该旋流燃烧器产生的回流主要分布在火焰位置,中心回流区强度主导回流强度,回流强度最大值位于火焰中部,最大值约为0.65。将LES计算所得的热损失率和回流强度代入CRN一维模拟,其能够较好预测NO排放。本文对含NH3燃料的燃烧特性和排放特性进行了低维及三维的数值模拟。首先,利用自由传播预混层流火焰反应器进行数值模拟,得出了富燃状态下可有效降低NOX排放等结论。由此探讨了富-贫燃空气分级燃烧系统中压力、入口温度等参数对NOX排放的影响。最后对实际燃烧器内的氨燃料的燃烧特性进行了三维数值研究。