贫燃料预混燃烧技术可以实现燃气轮机低NO_x排放。但是贫燃料预混燃烧面临燃烧稳定性的主要问题之一是在低、高工况下均易于产生回火。基于煤气化的联产系统中燃气轮机需燃烧含有大量氢气的中低热值煤气,含氢燃料的预混燃烧回火问题更为突出。本文主要对环稳定的甲烷锥型火焰和高氢燃料的V型火焰的预混燃烧回火特性进行了计算和实验研究。 首先,对回火问题进行数值模拟,考核了部分预混燃烧模型模拟回火过程的可行性和湍流模型选择的影响。 然后,用校验过的模型计算了甲烷预混燃烧的回火极限,和实验数据进行了定量比较,得到结论:甲烷锥型火焰的回火速度随当量比增加而增加,当量比在一左右火焰传播速度最高。进行了同轴射流对回火速度影响的数值模拟和和实验研究。结果表明同轴射流可以提高回火稳定性,但同轴射流速度在一定范围内有效,超出这一范围,回火稳定性下降,随着同轴射流速度的增加,回火方式由边缘回火转为中心回火。 最后,对高富氢燃料的回火极限进行了实验分析和数值模拟,总结了回火曲线的规律。高氢燃料的回火速度随氢含量的增加而提高,在几何相似的燃烧器上进行的不同燃料的回火实验表明不同燃料的回火速度可以关联为无量纲的函数关系。