能源在经济发展和社会进步中扮演着重要角色。随着国民经济快速增长,能源的消耗也日益增长,同时带来的雾霾问题也日益严重。为缓解煤炭带来的环境污染问题和天然气的匮乏问题,设计了一套蓄热式生物质气化燃烧系统。该系统通过将上吸式生物质气化技术与高温空气燃烧技术相结合,能够将生物质气化成低热值的可燃气,并直接与高温空气混合燃烧,无需将生物质气化可燃气提纯或者进行富氧燃烧,解决了低热值的气化可燃气无法充分利用的问题。该系统主要由上吸式生物质气化炉、燃气改性器、蓄热式燃烧器、小锅炉、高温和低温空气/烟气四通换向阀、以及蓄热装置组成。本研究中分别采用了数值模拟和实验两种方法对燃烧器内的温度分布、NOx排放量及浓度分布进行了研究。数值模拟部分主要对高温空气燃烧部分进行了数值模拟,重点研究了助燃空气的温度和O2浓度对炉膛内温度场分布和系统尾部烟气NOx排放的影响。实验部分则分为冷态实验和热态实验两部分。冷态实验主要是通过观察实验现象并测量、分析系统各部分的压力分布情况来验证系统设计的合理性。针对冷态实验的结果,分析指出了四通阀等主要设备或环节的不足,并根据提出的改进措施最终完善了整套系统的设计。热态实验则主要是研究了蓄热式生物质气化燃烧实验系统内的温度分布和系统尾部烟气中污染物的排放量,并计算出了蓄热式生物质气化燃烧系统的整体热效率和最佳空气系数。数值模拟结果、实验结果、以及两种结果的对比表明,本研究中对于高温空气燃烧过程的模拟计算是基本准确的,所设计的蓄热式生物质气化燃烧系统也是合理可行的。