随着工业迅猛发展,氮氧化物排放控制已经刻不容缓。预混燃烧作为一种低氮氧化物排放的燃烧方式,广泛应用于民用燃烧器、工业锅炉及电站锅炉中。常用的预混燃烧器有两种类型,分别是水冷预混燃烧器和金属纤维燃烧器,这两种燃烧器都容易发生脱火和回火问题,同时,水冷预混燃烧器目前主要用于家庭;而金属纤维燃烧器只能在高过量空气系数下运行,会加大排烟热损失。为了提高预混燃烧器的稳定性和经济性,设计制造了一种以氧化铝空心球作为惰性填料的火床预混燃气燃烧器,以弥补现有燃烧器的不足。通过对燃烧室的冷态流场Fluent模拟发现:未铺设氧化铝空心球时,燃烧器内流场会生成很多个涡旋,影响燃烧稳定性;在加入氧化铝空心球后,燃烧器内流场均匀稳定,空心球表面流出速度较为适宜。对火床点燃预混燃气过程进行了模拟,揭示了火床预混燃烧器燃烧机理。设计并且构建了包括燃气—空气预混系统、烟气冷却系统、炉膛负压控制系统、烟气成分测定系统等在内的火床预混燃气燃烧试验台。热态条件下测定了不同工况下烟气中氮氧化物、氧量及一氧化碳的参数,拟合了预混比例与氮氧化物排放关系。试验结果表明这是一种有效的燃烧方式,测试结果对设计大型燃气火床预混式燃烧器提供参考依据。