基于富氧和高温燃烧过程是高效利用能源的有效手段。本文主要通过实验和数值模拟分别对天然气和焦炉煤气等气体燃料的高温富氧燃烧特性开展研究,分析氧气浓度、过量氧气系数、有无旋流等对高温富氧燃烧特性、排放特性和传热特性和燃料节约量的影响,并与普通空气气氛下和无蓄热条件的气体燃料燃烧特性进行比较。对天然气高温富氧燃烧特性进行实验研究,研究结果表明,随着氧气浓度增加,火焰颜色更加明亮,位置向燃料喷口处移近。炉内温度减速上升,NOx生成量也小幅增大,排烟焓下降,平均辐射传热系数增大,但在氧气浓度大于24%以后,氧气浓度的影响减弱。随过量氧气系数增加,火焰褶皱增多,颜色变亮。当过量氧气系数从1.0提高到1.1时,炉内温度以及NOx生成量均有明显提高,但当过量氧气系数从1.1提高到1.2时,其影响减弱。加入蓄热后,火焰长度增加,平均辐射传热系数也随之增大。对焦炉煤气在玻璃窑炉中的高温富氧燃烧过程进行了数值模拟研究。研究结果表明：随着氧气浓度增大,炉内总体平均温度、NOx生成量都有所上升,温度与NOx分布均匀性下降,烟气对于玻璃液面以及炉壁的平均表面传热系数逐渐提高,其中烟气与炉壁的表面传热系数大于与玻璃液面的传热系数。当氧气浓度达到25%时,若继续增大氧气浓度,平均表面传热系数的提高速度变缓。当过量氧气系数从1.1提高到1.2时,炉内平均温度以及NOx生成量有较大幅度提高,玻璃面和炉壁上的平均表面传热系数随之增大,但当过量氧气系数从1.2提高到1.3时,其影响减弱。无旋流助燃条件下,随着燃料节约量的增大,炉内总体平均温度以及NOx生成量下降,且温度分布和NOx分布均匀性下降。烟气对于玻璃液面以及炉壁的平均表面传热系数逐渐减小。在1.1的过量氧气系数和氧气浓度为25%条件下,且燃料节约量为10%时,炉内燃烧情况较实际运行工况相似,在该工况下加入旋流助燃后,燃料节约量为20%时,炉内燃烧情况与标准工况相似。模拟计算结果与采集的窑炉实际的运行数据进行比较,吻合较好。本文研究结果可以为气体燃料高温富氧燃烧特性的进一步研究提供一定基础数据,并为玻璃窑炉的改造及运行提供指导。