微型燃气轮机常以可燃性气体、油类为燃料。将生物质气作为燃料,可以扩大燃气轮机的应用范围,为生物质能源的高效利用提供了新途径。论文基于C60微型燃气轮机设计参数,建立60k W微型燃气轮机及其联合循环仿真模型,以甲烷为燃料验证了模型的合理性。采用不同种类的生物质气为燃料,对微型燃气轮机联合循环系统的性能进行研究。主要内容如下:（1）分析了微型燃气轮机、燃气-蒸汽联合循环系统及热电联产系统的工作原理;基于生物质气化理论,分析了气化条件对生物质气质量的影响;确立了生物质气微型燃气轮机及其联合循环系统结构,研究了燃气轮机污染物的生成机理及减排措施,确定了污染物排放计算方法。（2）根据简单循环和回热循环燃气轮机及其余热利用系统的工作原理,搭建了燃气-蒸汽联合循环发电和热电联产系统模型。基于生物质气化理论和过程,搭建了气化炉模型和生物质气微型燃气轮机联合循环整体模型。（3）研究了生物质气初温和种类改变时燃气轮机联合循环系统的性能和污染物生成的变化规律。在保持燃气轮机输出功率、压气机运行性能不变的条件下,生物质气初温由15℃升高到450℃时,生物质及生物质气流量逐渐减小,此时燃气轮机热效率轻微增大,气化-燃气轮机联合系统热效率上升。保持燃料初温均为15℃,天然气、沼气、秸秆气、木屑气、食物垃圾气的燃气-蒸汽联合循环系统系统热效率均处于26.0%～26.4%之间,其中以生物质气为燃料的系统热效率更高;热电联产系统的系统热效率均处于66.5%～67.1%之间,其中以天然气、沼气为燃料的系统热效率更高;热电联产系统热效率高于燃气-蒸汽联合循环系统热效率。采用上述五种燃料的简单循环燃气轮机污染物中NOX质量浓度分别为139.785mg/Nm~3、111.622mg/Nm~3、61.522mg/Nm~3、52.571mg/Nm~3、52.292mg/Nm~3。回热循环燃气轮机的污染物中NOX质量浓度分别是258.430mg/Nm~3、215.456mg/Nm~3、126.535mg/Nm~3、108.542mg/Nm~3、108.699 mg/Nm~3,与简单循环相比,回热循环燃气轮机NOX排放浓度增加80%以上。（4）在燃气轮机变负荷运行的条件下,研究了以天然气、沼气、秸秆气为燃料时,燃气-蒸汽联合循环系统与热电联产系统的运行性能。随着燃气轮机负荷率由50%增长至100%,机组所需燃料流量增加,对外做功能力增强,燃气轮机及联合循环系统整体热效率均增长;对于热电联产系统而言,机组热电比随负荷率的增长而下降。燃气轮机负荷率上升50%,天然气、沼气、秸秆气的燃气-蒸汽联合循环系统,燃料流量分别增大了0.002956kg/s、0.007546kg/s、0.022420kg/s,燃气轮机热效率均上升3.4%以上,系统热效率均上升3.9%以上。天然气、沼气、秸秆气的热电联产系统,燃料流量分别增大了0.000714kg/s、0.001840kg/s、0.005931kg/s,热电比分别下降1.54、1.55、1.61,燃气轮机热效率均上升10.4%以上,系统热效率均上升4.3%以上。