生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程是強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，又是燃料和空氣間的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程。其燃燒過(guò)程可分為四個(gè)階段：干燥過(guò)程、揮發(fā)分的析出與燃燒、過(guò)渡階段及焦炭燃燒。
1)干燥過(guò)程
送人燃燒室后，在高溫?zé)崃浚ㄓ汕捌谌紵纬桑┳饔孟�，燃料中的水分受熱蒸發(fā)汽化（
生物質(zhì)顆粒燃料中的水分在100℃左右就會(huì)很快蒸發(fā)），從燃料中逸出。這一過(guò)程即是生物質(zhì)的干燥過(guò)程，
木屑顆粒機(jī)壓制的顆粒燃料如下圖所示：
2)揮發(fā)分的析出與燃燒
隨著溫度的不斷升高，生物質(zhì)顆粒燃料進(jìn)行揮發(fā)熱解過(guò)程，研究表明生物質(zhì)顆粒燃料在150～800℃都有熱解揮發(fā)分析出。揮發(fā)分的析出可以分成三個(gè)明顯的階段。在低于280℃的溫度范圍內(nèi)有一個(gè)明顯的失重過(guò)程，它完成了生物質(zhì)的半纖維素（羧基、羰基）等低分子質(zhì)量物質(zhì)的分解，放出大量的H
20、C0
2與CO，到達(dá)著火溫度后，氣態(tài)的揮發(fā)分和周?chē)邷乜諝鈸交焓紫缺灰级紵�。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(guò)程，為280～500℃，纖維素快速熱解，出現(xiàn)第一個(gè)反應(yīng)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(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)迅速失重過(guò)程。木質(zhì)素的熱解速率在400℃以后出現(xiàn)峰值，因此在此溫度段所發(fā)生的熱解是以上幾種組成成分熱解疊加的結(jié)果；在熱解溫度高于500℃時(shí)，半纖維素及纖維素的熱分解基本結(jié)束，而木質(zhì)素較難熱解，其熱解幾乎跨越整個(gè)熱解過(guò)程，因此溫度超過(guò)500℃時(shí)以木質(zhì)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(fā)分在燃燒，其發(fā)熱量占到生物質(zhì)熱值的70%，焦炭被揮發(fā)分包圍著，燃燒室中氧氣不易滲透到焦炭表面，但是，氣流運(yùn)動(dòng)會(huì)將一部分炭粒裹人煙道，形成黑絮，所以，通風(fēng)過(guò)強(qiáng)會(huì)降低燃燒效率。
這提示我們，設(shè)計(jì)
生物質(zhì)燃爐的核心技術(shù)應(yīng)是揮發(fā)分充分析出的時(shí)間和空間設(shè)計(jì)。使其在低溫時(shí)析出，在高溫段燃燒。這是解決沉積和結(jié)渣問(wèn)題的理淪基礎(chǔ)。
3)過(guò)渡階段
隨后，燃料的溫度進(jìn)一步增高。纖維素的熱分解速率急速下降，此時(shí)揮發(fā)分物質(zhì)仍能保持燃燒火焰。木質(zhì)素由于高溫碳化，并通過(guò)氧化作用表面開(kāi)始著火，生成炙熱火焰，以較慢的速率燃燒，此時(shí)出現(xiàn)氣相和固相兩種燃燒狀態(tài)并存的現(xiàn)象，直到燃料中的揮發(fā)分物質(zhì)分解完畢，氣相火焰熄滅。
4)焦炭燃燒
當(dāng)揮發(fā)分的燃燒快要終了時(shí)，焦炭及其周?chē)鷾囟纫押芨撸諝庵械难鯕庖灿锌赡芙佑|到焦炭表面，焦炭開(kāi)始燃燒，并不斷產(chǎn)生灰燼，燃料中的木質(zhì)素已全部碳化，表面生成炙熱的火焰，燃燒反應(yīng)速率加快，并出現(xiàn)第二次反應(yīng)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(shuō)明可以看出，產(chǎn)生火焰的燃燒過(guò)程為兩個(gè)階級(jí)：即揮發(fā)分析出燃燒和焦炭燃燒。
綜上所述，生物質(zhì)顆粒燃料在燃燒過(guò)程中具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1)生物質(zhì)燃料的密度小，結(jié)構(gòu)比較松散，揮發(fā)分含量高。在150℃時(shí)，熱分解開(kāi)始，350℃時(shí)揮發(fā)分能析出80%。達(dá)到著火溫度時(shí)，開(kāi)始燃燒，揮發(fā)分的燃燒主要在爐膛的稀相區(qū)進(jìn)行。由于揮發(fā)分析出時(shí)間比較短，此時(shí)若空氣供應(yīng)不當(dāng)，揮發(fā)分不能燃燼而排出，排煙為黑色，嚴(yán)重時(shí)為濃黃色煙。所以在設(shè)計(jì)生物質(zhì)燃燒設(shè)備時(shí)，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(shí)間。
(2)幾種生物質(zhì)的差熱曲線(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)：生物質(zhì)燃料在著火以前，為吸熱反應(yīng)，吸收的熱量稱(chēng)為預(yù)燃熱，它包括水分的蒸發(fā)潛熱、低溫餾分物質(zhì)熱分解及其產(chǎn)物加熱到達(dá)著火溫度所需要的熱量；到著火溫度以后，先后進(jìn)行了氣相和固相燃燒，為放熱反應(yīng)。
(3)存在兩個(gè)放熱峰值，兩個(gè)反應(yīng)速率峰值。燃料的揮發(fā)分物質(zhì)主要是纖維素的熱分解產(chǎn)物，燃燒形成第一個(gè)放熱峰，由于熱值比較低，形成的放熱峰面積較��；焦炭的燃燒形成第二個(gè)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(xiàn)第一個(gè)反應(yīng)速率的峰值，當(dāng)燃料中的木質(zhì)素已全部碳化，表面生成炙熱的火焰，燃燒反應(yīng)速率加快，并出現(xiàn)第二次反應(yīng)速率峰值。
(4)生物質(zhì)燃料中的揮發(fā)分物質(zhì)，其熱分解燃燒速率大于碳化物質(zhì)的固相燃燒速率。
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