燃气轮机作为IGCC洁净煤动力系统的关键设备，须以煤基合成气为燃料。目前合成气燃烧室的燃烧不稳定阻碍着超低NOx燃烧技术应用于IGCC，这直接影响了IGCC性能的提高。本文针对合成气燃烧室的燃烧稳定性进行了实验研究。目的是更清晰地认识合成气燃烧振荡的基本特性，从而为设计先进的合成气燃烧室提供支持。目前已运行的IGCC燃气轮机都毫无例外地采用了扩散稀释燃烧技术，而燃烧振荡是导致设计失败和寿命缩短的关键因素。稀态预混燃烧、富燃—淬熄—稀态燃烧、催化燃烧是新一代合成气超低NOx燃烧技术，都适用于富氢燃料。无论合成气稀态预混燃烧、扩散稀释燃烧，还是富燃—淬熄—稀态燃烧均遭遇燃烧振荡问题的困扰。因此，本文对合成气的扩散燃烧不稳定和预混燃烧不稳定分别进行了实验研究。本文工作从以下几部分展开：①以燃烧振荡的机理为基础，分析扩散燃烧不稳定和预混燃烧不稳定的关联；②以全尺寸试验台的实验结果和燃气轮机现场测试结果为基础，研究合成气扩散稀释燃烧不稳定；③研究模型燃烧室的合成气预混燃烧不稳定。首先，建立了包含熵波因素的燃烧室线性声能方程，得到热声振荡的新判别式，从而拓展了经典Rayleigh准则。研究表明扩散燃烧不稳定与预混燃烧不稳定在热致发声的层面上没有任何区别。本文利用极限环概念解释了燃烧振荡现象，并认为当量比和火焰上游涡旋是燃烧室压力振荡诱发热释放波动的中间媒介，扩散燃烧和预混燃烧在此过程上存在差别。其次，利用全尺寸燃烧室中压试验台的实验结果和现场燃气轮机燃烧室的测试结果，分析了扩散燃烧不稳定的幅频特性。研究表明燃烧室热负荷的增加能够使自身的不稳定性增加，而燃料喷嘴压比的增加又能改善燃烧室的不稳定性，现场燃烧室动态压力的变化规律就是这些因素共同作用的结果；燃烧不稳定的频率与燃烧室几何尺度、热负荷和流场等参数相关，因此模化实验不能准确地预测燃烧振荡频率。然后，在模型实验台研究了燃烧系统的许多参量对合成气预混燃烧不稳定的影响。研究表明燃烧室几何形状是影响燃烧稳定性的诸类因素之首，可以决定燃烧振荡的强弱、频率等一切特性；当量比是影响燃烧稳定性的敏感参量，从稀态吹熄极限逐渐增加当量比，燃烧不稳定也会逐渐增强；燃烧室热负荷是决定特征频率的主要参量，预混气流量、氢含量和火焰稳定器只能导致特征频率的小幅迁移和模态的变换；燃烧振荡和火焰传播速度(氢含量)都是影响合成气回火特性的重要参量，燃烧振荡能量的增加能够降低回火极限当量比。总之，合成气的扩散燃烧不稳定和预混燃烧不稳定即有共性，也有各自的特性。通过理论分析和实验验证，发现两种燃烧不稳定都适用Rayleigh准则描述的热致发声机理，而燃烧方式和燃料种类能够影响波动能量在压力—当量比(或涡脱落)—热释放之间的传递，从而导致燃烧振荡的强度和频率不同。