传统化石燃料资源日益枯竭和环境污染问题日益严重的今日,储量丰富的生物质能源越来越受到重视。现有生物质成型燃料燃烧技术存在燃烧效率低下和氮氧化物排放超标等问题,因此研究开发更好的生物质成型燃料低氮燃烧技术迫在眉睫。以木质颗粒燃料为例,分析了生物质成型燃料的组成和灰分性质对燃烧过程的影响。并以此为依据,结合生物质成型燃料的燃烧机理,设计了一种燃烧方式介于“气化燃烧”和“直燃”之间的生物质半气化低氮燃烧系统：生物质燃料在正压气化室中进行热解气化,可燃气体在燃尽室中进一步完成燃烧过程,正压气化室与燃尽室直接相连,系统采用三级配风方式,添加循环冷烟控制燃烧温度,各风道风量独立控制。同时还论述了生物质颗粒半气化燃烧系统的性能指标。根据设计参数,完成生物质颗粒半气化燃烧系统的燃烧参数计算。建立相应燃烧一维模型,分析计算木质颗粒燃烧过程中燃烧行程的火焰温度分布,并以此为依据,完成燃烧系统的三级配风量计算和循环冷烟量计算。利用数值模拟软件建立模型对燃烧器内流场进行模拟,选用不同的二次风和燃尽风结构,对燃烧器结构进行优化。生物质颗粒半气化燃烧器结构具有如下特征：二次风和二次冷烟在风室预混后由环状喷口旋转射入炉膛,燃尽风分为两股贴壁射入燃尽室。设计了工业规模的生物质半气化低氮燃烧系统热态试验台,并完成了热态测试。试验结果表明：生物质半气化低氮燃烧系统经过调试后,其各项性能指标和环保指标均能长期稳定达标,其中额定负荷下NOx排放浓度小于140mg/m3。