生物質燃料的燃燒過程是強烈的化學反應過程，又是燃料和空氣間的傳熱、傳質過程。其燃燒過程可分為四個階段：干燥過程、揮發分的析出與燃燒、過渡階段及焦炭燃燒。
1)干燥過程
送人燃燒室后，在高溫熱量（由前期燃燒形成）作用下，燃料中的水分受熱蒸發汽化（
生物質顆粒燃料中的水分在100℃左右就會很快蒸發），從燃料中逸出。這一過程即是生物質的干燥過程，
木屑顆粒機壓制的顆粒燃料如下圖所示：
2)揮發分的析出與燃燒
隨著溫度的不斷升高，生物質顆粒燃料進行揮發熱解過程，研究表明生物質顆粒燃料在150～800℃都有熱解揮發分析出。揮發分的析出可以分成三個明顯的階段。在低于280℃的溫度范圍內有一個明顯的失重過程，它完成了生物質的半纖維素（羧基、羰基）等低分子質量物質的分解，放出大量的H
20、C0
2與CO，到達著火溫度后，氣態的揮發分和周圍高溫空氣摻混首先被引燃而燃燒。在這種火焰溫度的影響下，加快了燃料中纖維素的熱分解過程，為280～500℃，纖維素快速熱解，出現第一個反應速率的峰值，生成了大量氣體而炭的生成量較少，在此溫度區域內出現了一個迅速失重過程。木質素的熱解速率在400℃以后出現峰值，因此在此溫度段所發生的熱解是以上幾種組成成分熱解疊加的結果；在熱解溫度高于500℃時，半纖維素及纖維素的熱分解基本結束，而木質素較難熱解，其熱解幾乎跨越整個熱解過程，因此溫度超過500℃時以木質素的熱解為主，生成了H
2、CH
4與較多的炭。一般情況下，此階段主要是揮發分在燃燒，其發熱量占到生物質熱值的70%，焦炭被揮發分包圍著，燃燒室中氧氣不易滲透到焦炭表面，但是，氣流運動會將一部分炭粒裹人煙道，形成黑絮，所以，通風過強會降低燃燒效率。
這提示我們，設計
生物質燃爐的核心技術應是揮發分充分析出的時間和空間設計。使其在低溫時析出，在高溫段燃燒。這是解決沉積和結渣問題的理淪基礎。
3)過渡階段
隨后，燃料的溫度進一步增高。纖維素的熱分解速率急速下降，此時揮發分物質仍能保持燃燒火焰。木質素由于高溫碳化，并通過氧化作用表面開始著火，生成炙熱火焰，以較慢的速率燃燒，此時出現氣相和固相兩種燃燒狀態并存的現象，直到燃料中的揮發分物質分解完畢，氣相火焰熄滅。
4)焦炭燃燒
當揮發分的燃燒快要終了時，焦炭及其周圍溫度已很高，空氣中的氧氣也有可能接觸到焦炭表面，焦炭開始燃燒，并不斷產生灰燼，燃料中的木質素已全部碳化，表面生成炙熱的火焰，燃燒反應速率加快，并出現第二次反應速率峰值，然后燃燒速率變慢，表面炙熱火焰由紅變暗，逐漸消失。但是，焦炭燃燒受到灰燼包裹和空氣滲透較難影響，阻礙了焦炭的燃燒，造成灰燼中殘留余炭。
從上述說明可以看出，產生火焰的燃燒過程為兩個階級：即揮發分析出燃燒和焦炭燃燒。
綜上所述，生物質顆粒燃料在燃燒過程中具有以下幾個特點。
(1)生物質燃料的密度小，結構比較松散，揮發分含量高。在150℃時，熱分解開始，350℃時揮發分能析出80%。達到著火溫度時，開始燃燒，揮發分的燃燒主要在爐膛的稀相區進行。由于揮發分析出時間比較短，此時若空氣供應不當，揮發分不能燃燼而排出，排煙為黑色，嚴重時為濃黃色煙。所以在設計生物質燃燒設備時，燃燒室必須有足夠的容積，以便有一定的燃燒空間和燃燒時間。
(2)幾種生物質的差熱曲線可以發現：生物質燃料在著火以前，為吸熱反應，吸收的熱量稱為預燃熱，它包括水分的蒸發潛熱、低溫餾分物質熱分解及其產物加熱到達著火溫度所需要的熱量；到著火溫度以后，先后進行了氣相和固相燃燒，為放熱反應。
(3)存在兩個放熱峰值，兩個反應速率峰值。燃料的揮發分物質主要是纖維素的熱分解產物，燃燒形成第一個放熱峰，由于熱值比較低，形成的放熱峰面積較小；焦炭的燃燒形成第二個放熱峰，由于熱值比較高，形成的放熱峰面積比較大。在280～500℃，纖維素快速熱解，出現第一個反應速率的峰值，當燃料中的木質素已全部碳化，表面生成炙熱的火焰，燃燒反應速率加快，并出現第二次反應速率峰值。
(4)生物質燃料中的揮發分物質，其熱分解燃燒速率大于碳化物質的固相燃燒速率。
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