1、沉積形成機理
沉積的形成主要是灰分在燃燒過程中的形態變化和輸送作用的結果，
生物質顆粒燃料燃燒形成機理應從兩個方面分析，
秸稈顆粒機壓制的玉米秸稈顆粒燃料如下所示：
一是內因，就是秸稈等生物質中含有形成沉積的物質條件，如作物秸稈中幾乎含有土壤和水分中所包含的各種元素，其中金屬元素K、Na、Ca、Mg，非金屬元素Cl、N、S等，它們大都性質活潑，極易與堿金屬元素形成KC1、NaCl、NOx、HC1等。堿金屬是形成沉積的物質基礎，非金屬元素Cl等有推動堿金屬流動的能力，是不斷供給沉積成型成長的運輸工具。
二是外因，就是爐膛提供的溫度及熱動力條件，使揮發析出的堿金屬以及在熱空氣中游動的礦物質、有機質顆粒具有到達受熱面的推動力，具備進行熱化學反應的溫度條件。通過內、外因的有機配合形成沉積。
可見，生物質燃燒過程發生沉積有其形成的必然性和復雜性，只要有生物質燃燒就會發生沉積，因此，沉積是生物質燃燒設備運行過程中不可避免的；當然，不同的燃燒設備也沒有完全相同的內、外因素，因此不同的燃燒設備產生沉積的狀態及形成過程是不可能相同的。我們解決沉積的技術路線主要考慮以上分析的內外因素，需要采取破壞這兩個形成因素的氣氛與動力場，即采取反向技術措施，一是消減內因的基礎，二是降低爐溫及避免爐膛熱動力的推動力過強作用，三要及時清除已經形成的沉積，從而達到減少、預防、鏟除沉積，保證燃燒設備穩定可靠運行。
實踐中發現，生物質，尤其是秸稈成型顆粒燃料的燃燒過程中，在爐膛內巨大氣流的作用下，煙道氣中粒徑較大的顆粒由于慣性撞擊受熱面，撞擊受熱面的顆粒一部分被反彈回煙氣中，另一部分粘貼在受熱面上與煙氣中酸性氣體形成低熔化合物或低熔共晶體，這些沉淀物經長時間高溫煙氣燒結，形成致密結晶鹽類沉積于受熱面。
在高溫對流煙氣中，煙氣溫度一般高于800℃，而受熱面的壁面溫度一般為550～650℃。由于飛灰中堿金屬離子(Na+、K+)在高溫下處于氣態，約730℃發生凝結。當煙氣進入對流煙道遇到低于700℃的受熱面時，堿金屬離子就會在表面凝結，形成堿金屬的化合物沉積于受熱面，同時混有一些其他成分的灰粒一起被黏附在受熱面。這些沉積經長期高溫煙氣酸化燒結，形成密實的積灰層。煙氣溫度越高，灰中堿金屬越多，燒結時間越長，沉積就越厚，越難清除。
2、沉積形成過程
根據觀察和化驗結果的分析，沉積主要是通過凝結和化學反應機制形成的。凝結是指由于換熱面上溫度低于周圍氣體的溫度而使氣體凝結在換熱面上的過程。化學反應機制是指已經凝結的氣體或沉積的飛灰顆粒與流過它的煙氣中的氣體發生反應。例如，凝結的KC1和KOH與氣態的S02反應生成K2 S04等。試驗發現，受熱面沉積中硫的濃度很高，堿金屬多以硫酸鹽( Naz S04、K2 SO。、Na2 Si2 05)等低熔化合物或低熔共晶體的形式出現，而鉀、鈉多是以氣態形式從燃料中揮發出來的，然后凝結在受熱面上。
用XRD對沉積樣進一步進行測試發現，秸稈燃燒過程氯是以KC1的形式凝結在沉積中的，是形成沉積的主要物相，根據X射線衍射儀對生物質原料的研究可知，生物質原樣中的XRD圖譜中沒有KC1。可見，KC1是在燃燒過程中通過化學反應形成的。
試驗過程發現，煙氣進入低溫受熱面后，煙氣中的水蒸氣、酸霧等會吸附灰塵顆粒形成尾部積灰，進而發生沉積。沉積的表面上有部分顆粒較大的飛灰粒子，這主要是煙道氣中的大顆粒撞擊受熱面后，粘貼在沉積的表面上，此時形成的沉積屬于低溫沉積，主要是飛灰粒子受含有酸霧的煙氣影響而形成，具有較強的腐蝕性。溫度較低的水冷壁表面及過熱器尾部的沉積在形成過程中逐漸從液相轉向固相。
研究結果表明：在秸稈燃燒過程中，堿金屬在爐膛高溫下揮發析出，然后凝結在受熱面上，呈黏稠狀熔融態，捕集氣體中的固體顆粒，使得顆粒聚團，導致沉積的形成。另外，秸稈等生物質中含有較高的Cl、K等非金屬元素，它們均以離子狀態存在，很容易與堿金屬形成穩定的化合物進而發生沉積，沉積物能夠不斷在較高的爐膛溫度中將堿金屬運往受熱面，粘貼在受熱面上形成沉積。
形成沉積的受熱面都是由直徑大小不一的球狀晶粒組成，這些晶粒排列混亂，部分動能較大的晶粒逃離了原來的位置與其他晶粒聚集在一起，在受熱表面上形成一個凸面，而在原來的位置上形成了空位，猶如一個個洞穴，隨著溫度的升高，具有較大動能的晶粒在晶粒中的比例增加，洞穴的數量也隨之增多，受熱面的表面將更加凹凸不平。凹陷部分具有接納、保護沉積的作用，更易形成沉積。當高溫煙氣中飛灰顆粒遇到熾熱的受熱面時，大部分聚集在受熱面表面的凹陷處，形成沉積；落在凸面上灰粒，一部分在重力、氣流黏性剪切力及煙道中的飛灰顆粒的撞擊力的作用下脫落，重新回到高溫煙氣中。另外，在沉積初始形成時，由于受熱面表面上沉積的粒子少、壁面溫度較低，粒子表面的黏度不足以捕獲、黏住撞擊壁面的大顆粒，所以主要以小顆粒為主。隨著留在表面上的沉積越積增厚，黏性增加，當遇到高溫煙氣中大顆粒碰撞壁面或堿金屬硫酸鹽及氯化物凝結在壁面上時，二者就發生聚團現象，并逐步增大。
較多的沉積降低了此處受熱面的換熱性能，壁面溫度升高，沉積表面熔化，黏性增加，黏結越來越多的飛灰顆粒，從而出現了沉積聚團現象。最終覆蓋整個表面。
受熱面上形成的沉積是由大小不一的顆粒黏結在一起形成的聚團，聚團之間有一些小孔，表面形狀呈蜂窩狀部分，聚團的顆粒表面出現熔化現象，黏性增加，為沉積的進一步增長提供了有利條件。當煙道氣中的大顆粒遇到具有較大黏性的沉積面也會被捕獲。
具體來說，沉積的形成主要是秸稈中的灰分在燃燒過程中的形態變化和輸送作用的結果，其形成過程可分為顆粒撞擊、氣體凝結、熱遷移及化學反應四種。
秸稈成型顆粒燃料的燃燒過程中，在爐膛內氣流的作用下，煙道氣中粒徑較大的顆粒由于慣性撞擊受熱面，撞擊受熱面的顆粒一部分被反彈回煙氣中，另一部分粘貼在受熱面上形成沉積。
隨著壁溫的增高及沉積滯留期的延長，沉積層出現了燒結和顆粒間結合力增強的現象。在較高的管壁溫度作用下，沉積層的外表面灰處于熔化狀態( Nielsen，1998)，黏性增加，當煙道氣氣流轉向時，具有較大慣性動量的灰粒離開氣流而撞擊到受熱面的壁面上，被沉積層捕捉，沉積層變厚。
當重力、氣流黏性剪切為以及飛灰顆粒對壁面上沉積的撞擊力等破壞沉積形成的共同作用力超過了沉積與壁面的黏結力時，沉積塊就從受熱面上脫落，這種脫落的沉積塊在鍋爐上稱為塌灰（垮渣），一般的塌灰將使爐內負壓產生較大波動，嚴重塌灰將會造成鍋爐滅火等事故。
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