引言
我國近年頒布的中國可再生能源法，其中規(guī)定：國家將可再生能源開發(fā)利用的科學(xué)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為科技發(fā)展與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。這充分體現(xiàn)了可再生能源的開發(fā)將成為我國基本能源國策。生物質(zhì)能源比其他幾種再生能源有更大的群眾參與性、多形式的可轉(zhuǎn)換性和相對較少的開發(fā)投入性，這是在多種形式的再生能源中生物質(zhì)能源被國家優(yōu)先給予考慮的原因。
生物質(zhì)能與化石能源相比，具有可再生和低污染的優(yōu)勢，因此受到全世界普遍的重視，并已成新能源的發(fā)展方向之一。
1、生物質(zhì)成型燃料的組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
生物質(zhì)的組成主要由3種聚合體（纖維素、半纖維素和木質(zhì)素）以及少量的灰分和提取物組成，各成分含量見表1。
生物質(zhì)的元素組成通常僅僅指其有機(jī)質(zhì)的元素組成，例如，秸稈主要由C、H、0、N、S5種元素組成，它們的含量約為C 40%～46%、H 5%～7%、0 47%～55%、N 0.6%～1.0%、S 0.1%～0.2%，還有一些少量的元素如CI、P、K、Si等。幾種生物質(zhì)干燥無灰基的元素分析見表2。
C是生物質(zhì)的主要可燃成分，1 kg C完全燃燒可以釋放出33 858 kJ的熱量。C元素的著火點(diǎn)很高，故生物質(zhì)中C元素含量越高就越不容易著火，但生物質(zhì)中的C并不是完全以單質(zhì)元素形式存在，一般與H、N、S等元素組成有機(jī)化合物。
H是生物質(zhì)中僅次于C的主要可燃成分，1 kgH完全燃燒可以釋放出125400 kJ的熱量。H在生物質(zhì)中有兩種存在形式，一種是可燃?xì)洌紵龝r放出大量的熱能，另一種稱為化合氫，它與氧結(jié)合為水，不能燃燒和放熱。由于生物質(zhì)中的可燃?xì)浜窟h(yuǎn)遠(yuǎn)低于C的含量，所以，H燃燒所起的作用明顯不如C。
0是不可燃成分，它與一部分H和C相結(jié)合處于化合物狀態(tài)，生物質(zhì)中的0含量目前還沒有直接測定的方法。
N在高溫下與0燃燒反應(yīng)生成氮氧化合物N07或NO，統(tǒng)稱NOx。NOx排入大氣，在光的作用下產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)。但N在較低的溫度(800℃)下與O燃燒反應(yīng)生成氮氧化合物的能力顯著下降，甚至不與O燃燒反應(yīng)而生成游離N：狀態(tài)，若燃燒時溫度不高，可近似認(rèn)為生物質(zhì)中的N元素最后只以N：形式析出。生物質(zhì)燃燒過程中，800～1100℃時形成的NOx主要是由燃料本身的N轉(zhuǎn)化而來的，NOx的排放濃度和生物質(zhì)燃料中N含量成對數(shù)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)表明空氣供應(yīng)，燃燒室結(jié)構(gòu)和爐具類型是影響NOx形成的主要因素。為了減少NOx的形成，常保證一次空氣系數(shù)在0.6～0.8之間，同時，在保證完全燃燒的同時，盡可能地降低二次空氣的過剩氧氣數(shù)。
S是生物質(zhì)中可燃成分之一，但也是有害的成分。1 kg S完全燃燒可以釋放出9 033 kJ的熱量。燃燒產(chǎn)物為S03或S07，統(tǒng)稱SOx。這些氣體與煙氣或大氣中的水蒸氣相遇化合成亞硫酸H2S03或硫酸H2S04，從而對環(huán)境造成污染。生物質(zhì)中S的存在形式可分為無機(jī)硫和有機(jī)硫2類。無機(jī)硫不在有機(jī)質(zhì)組成之內(nèi)，主要包括硫化物，元素硫和硫酸鹽等，絕大部分是以硫鐵礦FeS2形式存在。S在燃燒過程中大部分形成氣態(tài)產(chǎn)物，但煙氣急劇冷卻時，硫酸鹽便冷凝在飛灰顆粒或換熱管表面上，通過估算，生物質(zhì)燃料中40%～90%的S束縛在灰分中，其余部分以S02以及少量S03的形式隨煙氣排放。
另外，Si、Ca、Mg、K、Na對生物質(zhì)的燃燒也很重要。Ca和Mg通常會提高灰分的熔解性能，K則相反，Si和K結(jié)合在一起可在飛灰顆粒中形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽。燃燒過程中，這些元素和CI以堿性氯化物形式部分蒸發(fā)，并冷凝在換熱器表面，與煙氣反應(yīng)形成硫酸鹽并釋放出氯化物。氯化物具有催化作用，是換熱器管材具有活躍的氧化能力，甚至在管壁溫度很低時(100～150℃)也會發(fā)生反應(yīng)。此外，揮發(fā)性金屬的揮發(fā)以及隨后冷凝形成了飛灰顆粒，不易沉淀下來，在爐具管壁上形成沉積層，并危害生態(tài)和人們的健康。
2、生物質(zhì)成型燃料的著火性能
生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火過程是指生物質(zhì)成型燃料與氧分子接觸、混合后，從開始反應(yīng)，到溫度升高至激烈的燃燒反應(yīng)前的一段過程。實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火必須滿足：生物質(zhì)成型燃料表面析出一定濃度的揮發(fā)物，揮發(fā)物周圍要有適量的空氣，并且具有足夠高的溫度，富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時我們還有大量的楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料出售。
生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火過程是：
1）在熱源的作用下，水分被逐漸蒸發(fā)逸出生物質(zhì)成型燃料表面；
2）隨后生物質(zhì)成型燃料表面層燃料顆粒中有機(jī)質(zhì)開始分解，在其過程中有一部分揮發(fā)性可燃?xì)鈶B(tài)物質(zhì)分解析出；
3）局部表面達(dá)到一定濃度的揮發(fā)物遇到適量的空氣并達(dá)到一定溫度，便開始局部著火燃燒；
4）隨后點(diǎn)火面漸漸擴(kuò)大，同時也有其它局部表面不斷點(diǎn)火；
點(diǎn)火面迅速擴(kuò)大為生物質(zhì)成型燃料的整體火焰出現(xiàn)；烈的燃燒反應(yīng)前的一段過程。實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火必須滿足：生物質(zhì)成型燃料表面析出一定濃度的揮發(fā)物。
點(diǎn)火區(qū)域逐漸深入到生物質(zhì)成型燃料內(nèi)部一定深度，完成整個穩(wěn)定點(diǎn)火過程。
影響生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火因素有：點(diǎn)火溫度、生物質(zhì)種類、外界的空氣條件、生物質(zhì)成型密度、生物質(zhì)成型燃料含水率和生物質(zhì)成型燃料幾何尺寸等。
生物質(zhì)成型燃料一般是高揮發(fā)分的生物質(zhì)在一定溫度下擠壓而成。在高壓成型的生物質(zhì)燃料中，其組織結(jié)構(gòu)限定了揮發(fā)分由內(nèi)向外的析出速度及熱量由外向內(nèi)的傳遞速度減慢，且點(diǎn)火所需的02比原生物質(zhì)有所減少，因此生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火性能比原生物質(zhì)有所降低，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于型煤的點(diǎn)火性能。從總體趨勢分析，生物質(zhì)成型燃料的點(diǎn)火特性更趨于生物質(zhì)點(diǎn)火特性。
3、生物質(zhì)燃料的燃燒過程
生物質(zhì)燃料的燃燒過程是強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)過程，又是燃料和空氣間的傳熱、傳質(zhì)過程。燃燒除去燃料存在外，必須有足夠溫度的熱量供給和適當(dāng)?shù)目諝夤⿷?yīng)。燃料燃燒過程的示意圖見圖2。它可分為預(yù)熱、干燥（水分蒸發(fā)）、揮發(fā)分析出和焦炭（固定碳）燃燒等過程。
燃料送入燃燒室后，在高溫?zé)崃浚ㄓ汕捌谌紵纬桑┳饔孟拢剂媳患訜岷臀龀鏊帧ｋS后，燃料由于溫度的繼續(xù)增高，約250℃左右，熱分解開始，析出揮發(fā)分，并形成焦炭。氣態(tài)的揮發(fā)分和周圍高溫空氣摻混首先被引燃而燃燒。一般情況下，焦炭被揮發(fā)分包圍著，燃燒室中02不易滲透到焦炭表面，只有當(dāng)揮發(fā)分的燃燒快要終了時，焦炭及其周圍溫度已很高，空氣中的02也有可能接觸到焦炭表面，焦炭開始燃燒，并不斷產(chǎn)生灰燼。
生物質(zhì)的燃燒通常可分為3個階段，即預(yù)熱起燃階段，揮發(fā)分燃燒階段，木炭燃燒階段。此處不一一累述。
4、生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)存在的問題
從國內(nèi)外生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，流化床鍋爐對生物質(zhì)燃料的適應(yīng)性較好，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較大。但流化床對入爐的燃料顆粒尺寸要求嚴(yán)格，因此需對生物質(zhì)進(jìn)行篩選、干燥、粉碎等一系列預(yù)處理，使其尺寸、狀況均一化，以保證生物質(zhì)燃料的正常流化。對于類似稻殼、木屑等比重較小、結(jié)構(gòu)松散、蓄熱能力比較差的生物質(zhì)，就必須不斷地添加石英砂等以維持正常燃燒所需的蓄熱床料，燃燒后產(chǎn)生的生物質(zhì)飛灰較硬，容易磨損鍋爐受熱面，并且灰渣混入了石英砂等床料很難加以綜合利用。此外，為了維持一定的流化床床溫，鍋爐的耗電量較大，運(yùn)行費(fèi)用也相對較高。
5、小結(jié)
通過對生物質(zhì)成型燃料的成型技術(shù)了解，對生物質(zhì)成型燃料的結(jié)構(gòu)性能分析，得知生物質(zhì)成型燃料的物理特性、化學(xué)特性及燃燒特性。了解了預(yù)要燃燒的生物質(zhì)成型燃料的著火性能、基本燃燒過程、燃燒機(jī)理及影響燃燒速度的因素等，為以后的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)工作做好理論基礎(chǔ)具有極其重大的意義。
