目前,燃烧化学反应机理多用于理想情况下的预混燃烧,而对于分级燃烧室而言,其内会同时存在预混燃烧和扩散燃烧两种状态,机理模型能否有效描述复杂条件下燃气轮机燃烧室内预混燃烧和扩散燃烧两种状态以及典型污染物的生成机理与生成速率尚不完全确定。基于此目的,本文展开了实验研究。天然气预混燃烧火焰特征及影响因素分析采用理论分析和试验测量的研究方法。在定容燃烧弹内测量了初始温度为303K、372K、443K,初始压力为0.1MPa、0.2MPa,含氧量为19%、20%、21%,CO₂含量为0%、20%、40%,含水量为0%、20%、40%,条件下天然气预混燃烧过程中的火焰稳定性与层流燃烧速率。结果表明:初始温度和含水量对马克斯坦长度的影响很小;含氧量、二氧化碳含量以及初始压力对马克斯坦长的的影响与当量比有关。随着初始温度的升高,层流燃烧速度增加,且在当量比等于1.1时速度达到最大值;随着初始压力的升高,层流燃烧速度减小;随着含氧量的增加,层流燃烧速度增加;随着二氧化碳的增加,层流燃烧速度减小;H₂O含量从0%增加到20%,层流燃烧速度的略微减小,H₂O含量从20%增加到40%,层流燃烧速度显著减小,含水量对层流燃烧速度的影响是非线性的。天然气预混燃烧中主要污染物生成特性及影响因素分析采用理论分析和试验测量的研究方法。在射流搅拌反应器（JSR）内测量了当量比0.2、0.5、1、2,含氧量2%、4%、8%,二氧化碳含量0%、10%、20%,水的含量0%、10%、20%工况下主要中间组分（CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、H₂）与主要污染物（NO_x、CO、CO₂）的生成规律与生成速率的试验测量。结果表明:随着当量比的增加,CH₄的起始氧化温度和低温氧化的剧烈反应区均逐渐增加向高温区移动;随着含氧量的增加,CH₄的起始氧化温度和低温氧化温度均逐渐增加,且剧烈反应区向低温区移动;二氧化碳含量和含水量对CH₄起始氧化温度和剧烈反应区影响小。当量比的增大、含氧量的增加、含水量的增加都会使C₂H₆、C₂H₄、H₂的生成量增加;而二氧化碳含量的增加会使C₂H₆、C₂H₄、H₂的生成量减少。在当量比等于2时,才检测到C₂H₂的生成;含氧量为8%,气相色谱仪才检测到C₂H₂的生成;二氧化碳和水的含量为0%都未检测到有C₂H₂生成。在富燃低温氧化情况下,主要的含氧产物是CO;随着含氧量的增加,CO和CO₂的生成量也增加;随着二氧化碳含量的增加CO生成量增多;H₂O含量对CO的影响是非线性的,对CO₂的影响小。