常规的生物质直接燃烧方式温度较低,难以广泛应用于工业生产活动。将生物质制备为微米燃料后,在特定的燃烧炉中可以实现高温燃烧,燃烧温度大于1450°C,该技术已被成功应用于工业锅炉中,今后将逐步向小型燃烧炉推广。但目前并未对小型燃烧炉中的燃烧效果、燃料燃烧特点和污染物排放特性进行深入的研究。因此,本文设计并制造了小型生物质微米燃料燃烧炉,通过燃烧实验结合数值模拟方式,探究了微米燃料在燃烧炉中的燃烧特性及其污染物排放特性,并基于模拟结果对燃烧炉的设计缺陷进行优化改造,主要研究内容及结论如下:（1）在自制的小型燃烧炉中开展生物质微米燃料燃烧实验研究,结果表明该燃烧炉具有高温燃烧、低燃料消耗量的特性,在空气过剩系数为0.9～1时,燃烧炉的燃烧温度超过1250°C,每小时仅消耗燃料1～1.5kg。但该燃烧炉也存在设计缺陷,主要表现在:一是燃烧温度分布不均,炉内温度相差了近300°C;二是燃烧后排放的尾气中氮氧化物和二氧化硫浓度较高,分别为331 mg/m~3和86 mg/m~3,超出了国家能源局对生物质炉具燃烧规定的排放标准。（2）针对燃烧实验中温度不均和尾气排放浓度较高的问题,主要采用了ANSYS Fluent 19.0软件对小型燃烧炉的燃烧过程进行模拟分析,结果表明该燃烧炉的进料角度设计不合理,燃料在燃烧炉内主要集中分布在中下部位置,导致炉内燃烧温度相差较大,这也导致了燃料在燃烧炉的停留时间较短,平均停留时间不足1 s;不同工况下生物质微米燃料中的挥发分在燃烧炉内都能够完全燃烧,但焦炭的燃尽率很低,当空气过剩系数为1时,焦炭燃尽率只有50%。当空气过剩系数达到1.2时,燃尽率才提升到90%以上。另外,由于流体在燃烧炉内旋转运动,使得经过一定程度燃烧后的气体与后进入燃烧炉的空气形成冲撞,与大量氧气混合,导致氮氧化物排放增加。综合分析认为最适合的燃烧工况为进料量不大于1250 g/h,空气流量在6.5～8.0 m~3/h之间,此时焦炭燃尽率较高,能够获得较高的温度,污染物排放量也相对较低。（3）基于数值模拟结果,对燃烧炉的进料角度进行改造,结合燃烧实验与数值模拟分析得出:改造后的燃烧炉对于炉内空间的利用较充分,燃料进入燃烧炉后分布比较合理;炉内温度分布较为均匀;同时焦炭燃尽率也得到了提升,在空气过剩系数为1时,焦炭燃尽率达到了70%～80%。另外通过燃烧实验验证,优化后的燃烧炉与原燃烧炉相比,整体炉温提升了16%,尾气中氮氧化物浓度降低了11%,但二氧化硫浓度提升了7.5%。