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MILD燃烧技术被国际燃烧界誉为本世纪最具前途的燃烧技术之一，它不仅热流分布均匀，燃烧峰值温度低，可使热效率提高30％以上，而且还使NOx和CO2排放分别减少70％和30％以上，受到了广泛关注。因此，研究MILD燃烧过程及其NO排放特性，对丰富MILD燃烧理论及其推广应用具有重要意义。本文采用实验与模拟相结合的方法，以CH4、C3H8和H2为燃料研究了常温空气条件下MILD燃烧的燃烧过程及NO生成特性。 首先，在自主设计搭建的MILD燃烧实验系统上，开展了燃烧器结构参数及运行参数对常温空气下MILD燃烧影响的实验研究。研究结果表明，当燃烧器空气喷嘴孔数增多时，燃烧反应过早进行，炉内峰值温度增大，不利于实现MILD燃烧;当输入功率增大时，燃烧区域相对集中，炉内温度梯度增大，不利于实现MILD燃烧;当当量比和CO2稀释率增大时，炉内峰值温度减小，温度分布更均匀，有利于实现MILD燃烧。 其次，利用CFD计算软件对MILD燃烧的燃烧过程进行了数值模拟，在与实验结果进行对比的基础上，确定了数值计算模型，采用Standard k-ε模型模拟燃烧室内的湍流流场，燃烧模型采用涡耗散模型，采用P-1辐射模型模拟MILD燃烧过程中的辐射过程，采用热力型和快速型机理计算模拟NOx的生成特性。 最后，分析了不同燃烧器结构参数及运行参数对常温空气下MILD燃烧特性和NOx生成特性的影响，计算结果表明:(1)当喷嘴间距由8mm增大到51mm时，炉内峰值温度降低，温度分布更加均匀，可有效降低NO的排放浓度，但过大的喷嘴间距会导致燃烧室内的温度水平偏低，喷嘴间距28mm时最有利于MILD燃烧的实现;(2)当空气喷嘴数量由2个增加到环形时，分布在燃料射流周围的空气射流更为密集，减弱了烟气回流卷吸作用，导致炉内峰值温度升高，出口NO的排放浓度上升;(3)当燃料喷嘴孔径由6mm增大到18mm时，燃料射流速度减小，使得局部的氧浓度和温度水平升高，导致出口NO的排放浓度增大;(4)当当量比从0.6增大到1.2时，炉内峰值温度降低，出口NO的排放浓度降低，但过大的当量比会导致燃烧不完全;(5)当输入功率从8kW增大到11kW时，燃烧区域变得相对集中，炉内峰值温度升高，出口NO的排放浓度也随之增大;(6)当CO2稀释率由0增大到0.6时，反应物浓度降低，峰值温度下降，温度分布更加均匀，有利于MILD燃烧的实现，但过大的CO2稀释率会炉内温度水平过低。