引言
我國近年頒布的中國可再生能源法，其中規定：國家將可再生能源開發利用的科學技術研究和產業化發展列為科技發展與高技術產業發展的優先領域。這充分體現了可再生能源的開發將成為我國基本能源國策。生物質能源比其他幾種再生能源有更大的群眾參與性、多形式的可轉換性和相對較少的開發投入性，這是在多種形式的再生能源中生物質能源被國家優先給予考慮的原因。
生物質能與化石能源相比，具有可再生和低污染的優勢，因此受到全世界普遍的重視，并已成新能源的發展方向之一。
1、生物質成型燃料的組成結構和性質
生物質的組成主要由3種聚合體（纖維素、半纖維素和木質素）以及少量的灰分和提取物組成，各成分含量見表1。
生物質的元素組成通常僅僅指其有機質的元素組成，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。幾種生物質干燥無灰基的元素分析見表2。
C是生物質的主要可燃成分，1 kg C完全燃燒可以釋放出33 858 kJ的熱量。C元素的著火點很高，故生物質中C元素含量越高就越不容易著火，但生物質中的C并不是完全以單質元素形式存在，一般與H、N、S等元素組成有機化合物。
H是生物質中僅次于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在生物質中有兩種存在形式，一種是可燃氫，燃燒時放出大量的熱能，另一種稱為化合氫，它與氧結合為水，不能燃燒和放熱。由于生物質中的可燃氫含量遠遠低于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相結合處于化合物狀態，生物質中的0含量目前還沒有直接測定的方法。
N在高溫下與0燃燒反應生成氮氧化合物N07或NO，統稱NOx。NOx排入大氣，在光的作用下產生對人體有害的物質。但N在較低的溫度(800℃)下與O燃燒反應生成氮氧化合物的能力顯著下降，甚至不與O燃燒反應而生成游離N：狀態，若燃燒時溫度不高，可近似認為生物質中的N元素最后只以N：形式析出。生物質燃燒過程中，800～1100℃時形成的NOx主要是由燃料本身的N轉化而來的，NOx的排放濃度和生物質燃料中N含量成對數關系，實驗表明空氣供應，燃燒室結構和爐具類型是影響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。
S是生物質中可燃成分之一，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。燃燒產物為S03或S07，統稱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，從而對環境造成污染。生物質中S的存在形式可分為無機硫和有機硫2類。無機硫不在有機質組成之內，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產物，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結合在一起可在飛灰顆粒中形成低熔點的硅酸鹽。燃燒過程中，這些元素和CI以堿性氯化物形式部分蒸發，并冷凝在換熱器表面，與煙氣反應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℃)也會發生反應。此外，揮發性金屬的揮發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，并危害生態和人們的健康。
2、生物質成型燃料的著火性能
生物質成型燃料的點火過程是指生物質成型燃料與氧分子接觸、混合后，從開始反應，到溫度升高至激烈的燃燒反應前的一段過程。實現生物質成型燃料的點火必須滿足：生物質成型燃料表面析出一定濃度的揮發物，揮發物周圍要有適量的空氣，并且具有足夠高的溫度，富通新能源生產銷售
顆粒機、
木屑顆粒機等生物質燃料成型機械設備，同時我們還有大量的楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料出售。
生物質成型燃料的點火過程是：
1）在熱源的作用下，水分被逐漸蒸發逸出生物質成型燃料表面；
2）隨后生物質成型燃料表面層燃料顆粒中有機質開始分解，在其過程中有一部分揮發性可燃氣態物質分解析出；
3）局部表面達到一定濃度的揮發物遇到適量的空氣并達到一定溫度，便開始局部著火燃燒；
4）隨后點火面漸漸擴大，同時也有其它局部表面不斷點火；
點火面迅速擴大為生物質成型燃料的整體火焰出現；烈的燃燒反應前的一段過程。實現生物質成型燃料的點火必須滿足：生物質成型燃料表面析出一定濃度的揮發物。
點火區域逐漸深入到生物質成型燃料內部一定深度，完成整個穩定點火過程。
影響生物質成型燃料的點火因素有：點火溫度、生物質種類、外界的空氣條件、生物質成型密度、生物質成型燃料含水率和生物質成型燃料幾何尺寸等。
生物質成型燃料一般是高揮發分的生物質在一定溫度下擠壓而成。在高壓成型的生物質燃料中，其組織結構限定了揮發分由內向外的析出速度及熱量由外向內的傳遞速度減慢，且點火所需的02比原生物質有所減少，因此生物質成型燃料的點火性能比原生物質有所降低，但遠遠高于型煤的點火性能。從總體趨勢分析，生物質成型燃料的點火特性更趨于生物質點火特性。
3、生物質燃料的燃燒過程
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。燃燒除去燃料存在外，必須有足夠溫度的熱量供給和適當的空氣供應。燃料燃燒過程的示意圖見圖2。它可分為預熱、干燥（水分蒸發）、揮發分析出和焦炭（固定碳）燃燒等過程。
燃料送入燃燒室后，在高溫熱量（由前期燃燒形成）作用下，燃料被加熱和析出水分。隨后，燃料由于溫度的繼續增高，約250℃左右，熱分解開始，析出揮發分，并形成焦炭。氣態的揮發分和周圍高溫空氣摻混首先被引燃而燃燒。一般情況下，焦炭被揮發分包圍著，燃燒室中02不易滲透到焦炭表面，只有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02也有可能接觸到焦炭表面，焦炭開始燃燒，并不斷產生灰燼。
生物質的燃燒通常可分為3個階段，即預熱起燃階段，揮發分燃燒階段，木炭燃燒階段。此處不一一累述。
4、生物質直接燃燒技術存在的問題
從國內外生物質直接燃燒技術的發展狀況來看，流化床鍋爐對生物質燃料的適應性較好，負荷調節范圍較大。但流化床對入爐的燃料顆粒尺寸要求嚴格，因此需對生物質進行篩選、干燥、粉碎等一系列預處理，使其尺寸、狀況均一化，以保證生物質燃料的正常流化。對于類似稻殼、木屑等比重較小、結構松散、蓄熱能力比較差的生物質，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，燃燒后產生的生物質飛灰較硬，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，運行費用也相對較高。
5、小結
通過對生物質成型燃料的成型技術了解，對生物質成型燃料的結構性能分析，得知生物質成型燃料的物理特性、化學特性及燃燒特性。了解了預要燃燒的生物質成型燃料的著火性能、基本燃燒過程、燃燒機理及影響燃燒速度的因素等，為以后的設計和實驗工作做好理論基礎具有極其重大的意義。
