高温空气燃烧(HTAC)技术是一项重要的节能环保技术。本文首先论述了HTAC燃烧技术的发展历程、基本原理、特点、关键技术和它在我国的应用前景,然后针对这项燃烧技术做了大量的数值模拟试验,分析了工业加热炉内温度场和NOx排放浓度随不同空气预热温度和不同氧气浓度变化的规律,从而为HTAC燃烧技术在工业上的应用提供定量的参考。本文选用在工程中应用广泛的k-ε两方程模型模拟湍流流动,并对靠近壁面的区域使用标准的壁面函数法处理,使得在壁面附近的数值解与实际情形基本相符；选用计算量较小的P-1模型计算辐射换热,并使用WSGGM模型计算烟气的吸收系数,这样既保证了数值解的精度,又减少了计算花费的时间；根据燃气和助燃空气通过不同通道进入燃烧室的实际情况,选用混合分数PDF模型模拟燃烧过程；采用由Zeldovich机理导出的模型计算燃烧过程中NO的排放浓度。数值模拟结果表明,当助燃空气预热温度从300K提高到1300K时,炉内最高温度、平均温度和温差都随之线性增大,而NO的排放浓度则呈指数形式增加,总共增大了5个数量级；随着助燃空气中所含氧气浓度从21%降低到7%,炉内最高温度和温差呈线性减小的趋势,而NO排放浓度呈指数形式急剧减少,最低时比在常温常氧浓度环境下燃烧生成的NO浓度也低了一个数量级。HTAC燃烧技术利用燃料在高温低氧气氛中燃烧的特点,与常规燃烧方式相比表现出极大的优越性,提高了炉内换热效率,从而节约燃料,又可以使炉内避免出现局部炙热高温区,降低了氮氧化物的排放量。