“双碳”背景下，燃气轮机燃烧天然气掺烧绿氢可逐步降低发电碳排放，若能实现纯绿氢发电可实现全过程零碳排放。相较于传统的天然气燃料，燃气轮机燃烧室使用高含氢燃料面临着诸多挑战。氢火焰传播速度快、点火延迟时间短带来回火的风险，相同当量比下较高的绝热火焰温度和快速释热会导致氮氧化物排放增加，同时氢气具有显著不同的燃烧特性，具备独特紧凑的反应区形态，导致火焰热声响应的变化显著。氢燃料适应能力成为燃气轮机未来发展的关键。目前，国际主流燃气轮机厂商的贫预混燃烧室的氢燃料体积适应能力最高约60%左右，大部分燃气轮机氢燃料体积适应能力在30%左右。

MILD燃烧（Moderate or Intense Low-Oxygen Dilution，MILD）是一种新型低氮燃烧技术，具有燃烧稳定性好、NO_X排放低、燃料适应性强等优势。研究所能源动力研究中心提出并设计了一款利用高速射流卷吸高温烟气回流并与未燃反应物实现快速掺混为稳焰机制的MILD燃烧室，该燃烧室以天然气为燃料在全尺寸燃烧室上的低NO_x排放性能已得到验证，在含氢燃料燃烧条件下的实验室尺度上也显示出优秀的低NO_x排放性能，有望使MILD燃烧在燃气轮机上获得应用。基于前期研究基础，在同一个模型燃烧器实现天然气掺氢体积含量0-100%范围内任意氢气含量的宽范围稳定燃烧，实验证明该模型燃烧器具有氢燃料适应范围宽、燃烧稳定高效、NO_x及CO排放均小于10 ppmvd@15%O₂（绝热火焰温度1400 K-2100 K范围内,ppmvd: parts per million by volume,dry）等特点。研究人员通过对反应区图像的本征正交分解，阐明了燃烧室高氢含量及纯氢燃烧时的火焰动力学转换机制。

    上述工作得到了国家重大专项基础研究项目的支持，相关研究成果分别发表在International Journal of Hydrogen Energy、ASME Turbo Expo会议上，同时申请发明专利1项。

优化后的MILD模型燃烧室稳定范围

不同工况下的反应区前四阶POD模态

不同氢气含量及绝热火焰温度下的污染物排放特性