随着煤、油等一次能源的日益减少，生物质等可再生能源越来越得到广泛的关注。焚烧并实现能源化利用是生物质处理的一种较有效方式，但一些生物质能量密度低、水分含量高，使用传统的燃烧技术往往需要较大的空燃比，排烟热损耗大，热利用效率低。本文在调研和综合分析的基础上，从理论、数值模拟、试验研究几个方面对回转窑体内的生物质高温空气焚烧特性进行了研究，侧重探讨了生物质燃料在炉内的输运规律、炉内的传热与燃烧规律、NO<,x>的释放与减排规律。这些基础研究工作将为高温空气生物质焚烧回转窑炉的优化、开发及商业化应用提供理论依据。 首先根据高温空气燃烧系统原理设计了高温空气回转窑生物质燃料燃烧实验台，主要由高温空气发生器、回转窑及尾部烟道和实验台自动控制系统组成。并对实验台的关键部件-高温空气发生器蓄热体的换热效率以及四通阀切换瞬间炉内温度的稳定性进行了实验研究，验证了高温空气燃烧技术的高效节能特性。结果表明：蓄热体的换热效率随着炉温升高而增大，在空气温度800℃以上时，换热效率可超过82％。随着温度的增高，排烟温度也逐渐升高，系统散热增大，换热效率的增加幅度也有所减小，最后基本趋向平稳，达到84.5％左右。在四通阀切换瞬间，由于蓄热体蓄热作用，炉内温度变化较小，稳定性良好，能满足燃烧实验要求。 物料在回转窑内的输送规律对固体废弃物传热和燃烧有较大影响。先用实验方法，在冷态情况下通过改变有关参数：窑内风速、物料种类、回转窑转速和倾角，研究了对物料输送规律的影响。实验研究发现回转窑内物料传输过程中的众多影响因素与MRT之间存在着强烈的非线性机理。针对这一特性，运用了6-16-10-1四层BP神经网络模拟了MRT与各因素之间的映射关系，建立了非线性传输模型，对模型中40组实验数据的预测结果显示，该模型预测值与实验结果较好吻合，平均相对误差为4.1％，能正确反应物料在回转窑内的传输过程。 生物质在高温空气回转窑内的传热、燃烧有其特殊规律，结合HTAC技术的特点，采用CFD软件Fluent和FLIC，对回转窑内的生物质焚烧过程进行了数值模拟，发现HTAC技术可以降低炉内温度峰值，使炉膛内温度场均匀，也提高了燃烧的稳定性。高温空气可以缩短燃烧的过程，提高氧气体积分数可以加剧燃烧。 建立了生物质燃料高温空气回转窑内焚烧的NO<,x>生成模型。高温空气焚烧的特点决定了生物质燃烧后NO<,x>主要以燃料型为主，而生物质的特点决定了NO<,x>形成过程的中间产物主要为NHi，以此建立了相关的理论模型，并用实验数据进行验证。研究表明生物质燃料稻壳燃烧时，NO<,x>的生成浓度随高温空气温度的增加而增加，在一定温度(1000-1050℃)以后，NO<,x>浓度增加更是有加快趋势。而随着氧气体积分数的降低，NO<,x>的生成浓度降低。在空气温度1200℃，氧气体积分数21％时，NO<,x>的生成浓度为380mL/m<3>，而氧气体积分数在8％以下时，NO<,x>生成量可低于30 mL/m<3>。以上的机理研究，实现了对高温空气回转窑生物质焚烧特性有一个初步认识，为该技术的应用提供了一定的基础。