人类生存和社会发展都离不开能源，随着经济的高速发展对能源的需求量也将日趋快速增长。在常规一次能源中，煤碳、石油、天然气等必然会被开采殆尽，开发利用大量非再生一次能源的同时，如果不采取有效的控制措施，必将导致一系列严重的环境污染问题。因此，提高能源利用效率，采用先进的技术手段研究利用可再生能源，以逐步取代煤碳、石油、天然气等常规一次非再生能源，是解决能源危机和环境保护问题的重要途径之一。可再生能源的种类繁多，其中生物质是可再生能源中比较有代表性的能源，特点是生物质资源储量丰富、分布广泛、使用清洁方便，具有很好的开发利用价值，30码期期必中生产销售的秸秆颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机专业压制生产生物质成型颗粒燃料。
生物质是指依靠太阳光合作用而产生的各种有机物质，是太阳能以化学能的形式存在于生物之中的一种能量形式，直接或间接地来源于植物的光合作用，其作用过程如以下反应式，在太阳光的照射下，大气中的二氧化碳被植物吸收，放出氧气。因此在各种可再生能源中，生物质是一种可再生的碳源，利用碳的循环能够有效地减少甚至消除二氧化碳的排放，从而实现控制和减弱温室效应的发生。据有关资料推算地球上每年被植物光合作用固定的碳为2x1011t，能量为3x1011J，即每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。
生物质能源被认为是第四大能源，分布广，蕴藏量大。我国是一个农业大国，现有生物质能资源森林、草原和耕地面积达41.4亿公顷，理论上生物质资源每年可达650亿吨以上。如果按平均发热量为15000千焦／公斤计算，折合理论资源量为33亿标准煤，相当于我国目前年总能耗的1.8倍。我国可以作为能源利用的生物质主要包括各类秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。 据调查其中秸秆资源量已超过7.2亿吨，约3.6亿吨标准煤，除1.2亿吨左右作为饲料、造纸、纺织和建材等利用外，其余6亿吨可作为燃料利用；薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林，年均薪柴产量约为1. 27亿吨，折合标准煤0.74亿吨；禽畜粪便资源量约1.3亿吨标准煤；城市垃圾量生产量约1.2亿吨标煤，并以每年8%-10%的速度递增，据估算我国可开发的生物质能资源总量约7亿吨标准煤。2005年2月28日，国家颁布了《可再生能源法》，2006年1月1日起实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明我国已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大支持。为此，开展生物质能源的应用研究具有很好的现实意义。
1、生物质颗粒燃料基本特性
生物质的种类很多，一般可分以下5大类：
①木质素：木块、木屑、树皮、树根等；
②农业废弃物：秸秆、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等；
③水生植物：藻类、水葫芦等；
④油料作物：棉籽、麻籽、油桐等；
⑤生活废弃物：城市垃圾、人及牲畜的粪便。
几种生物质的工业分析和元素组成及热值见表1和表2所示。
生物质作为有机物燃料是由多种复杂的高分子有机化合物组成的复合体，化学组成主要有纤维素、半纤维素、木质素和提取物等，这些高分子物质在不同种类生物质、同一种类生物质的不同区域其组成也不同，有些甚至有很大差异。
生物质的组成分析主要有工业分析和元素分析两种，表1、表2为几种典型秸秆的工业分析和元素分析。由表1和表2可知，生物质的可燃成分主要是有机元素如碳、氢、氮和硫，虽然就元素的成分而言，生物质颗粒燃料的成分和常规燃料煤炭基本上没什么区别，但正是各成分在数量上的差异导致了生物制燃烧产物与煤炭的差异。生物质的碳含量普遍在50%左右，低于普通的烟煤，而氢含量则高于烟煤，尤其是挥发份和氧含量远远高于普通烟煤，氧含量超过煤10倍左右。由于生物质颗粒燃料的可燃组分含量相对比较低，因此生物质颗粒燃料的低位发热量比一般烟煤低。在着火燃烧性能方面，生物质颗粒燃料的挥发份含量远远高于普通烟煤，导致着火燃烧性能明显高于普通烟煤。在燃烧污染物生成排放方面，生物质颗粒燃料的硫含量仅为0. 1%左右，含氮量和理论氮气容积也低于烟煤，所以总的S02和N02生成量都远低于烟煤。
根据秸秆生物质颗粒燃料高挥发分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性，因此相对于煤炭而言，秸秆生物质具有易燃、清洁环保的特点。
2、生物质颗粒燃料燃烧过程分析
目前，生物质的利用技术主要有生物质的气化发电、热解液化和直接燃烧发电等。在实际应用过程中，生物质直接燃烧发电应用较为广泛，直接燃烧技术是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一。
生物质直接燃烧是将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧产生的能量主要用于发电或集中供热等。生物质直接燃烧具有如下特点：
①生物质燃烧所释放出的C02大体相当于其生长时通过光合作用所吸收的C02，因此可以认为是C02的零排放，有助于缓解温室效应；
②生物质的燃烧产物用途广泛，灰渣可加以综合利用；
③生物质颗粒燃料可与矿物质燃料混合燃烧，既可以减少运行成本，提高燃烧效率，又可以降低S02、NO2等有害气体的排放浓度；
④采用生物质燃烧设备可以实现各种生物质资源的减量化、无害化和资源化。
由于生物质颗粒燃料特性与化石燃料不同，从而导致了生物质颗粒燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与化石燃料相比也都存在较大差别，表现出不同于化石燃料的燃烧特性。生物质的n(H)／n(C)比和n(O)／n(C)值均比煤要高，而且生物质的几种主要成分中半纤维素在225～350℃分解，纤维素在325～375℃分解，木质素在310～400℃分解，因此其着火特性与煤相比存在差异。
生物质的直接燃烧利用技术，一般是将生物质进行成型预处理，尤其是秸秆类生物质。成型技术是指在一定温度、压力下，将分散的、没有一定形状的生物质压制成具有一定形状、密度较大的成型燃料。生物质成型工艺为：秸秆收集→干燥→破碎→热压→（秸秆颗粒机、木屑颗粒机压制成型）成型。目前成型设备主要有螺旋挤压式成型机、机械活塞冲压式成型机、环模辊压式和液压活塞冲压式成型机等。
成型燃料其密度可达900～1350kg/m3，便于贮存和运输，燃烧性能好。
为了研究生物质颗粒燃料与煤炭着火燃烧特性的差异，以表2玉米秸秆生物质和常见烟煤、煤矸石为例进行燃烧性能参数分析。
表3为三种燃料燃烧产物生成量，图1为玉米秸秆在不同燃烧空气过量系数条件下，实际燃烧产生的烟气量。由表3和图1可知，在相同条件下，玉米秸秆燃料燃烧所需的空气量、三原子气体生成量和烟气中氮气量明显低于煤炭。这是由于玉米秸秆自身含氧量高，部分氧分直接与碳和氢化合，导致在燃烧过程中相对含量比较低的碳不能全部参与燃烧，所以单位重量玉米秸秆燃烧所消耗的空气量、三原子气体生成量和生成的烟气量均小于烟煤。
在进行燃烧性能试验时，采用经过热压成型预处理后的玉米秸秆，成型后的几何形状为长度不等的正四方形柱体（正四方形边长约35mm）。被成型后的玉米秸秆投入移动炉排上进行着火燃烧试验，在着火燃烧的初期阶段，玉米秸秆首先经过干燥、挥发份析出着火燃烧阶段，这时燃烧强度相对比较低，火焰软弱，呈暗红色，燃烧温度低，火焰部分层面存在黑烟现象。及时调整配风量，适度增加空气供给量，燃烧火焰发生变化，这时燃烧强度高，火焰明亮，燃烧温度高（约1400℃）。燃烧性能试验表明，经过预先成型处理后的玉米秸秆，只要适度调整燃烧配风供给方式就能满足移动层燃的要求。
3、结论
生物质是一种可再生能源被认为是第四大能源，我国是一个农业大国，生物质资源分布广，蕴藏量大，理论上生物质资源每年可达650亿吨以上，具有很好的开发利用前景。在我国可以作为能源利用的生物质主要包括各类秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等，其中具
有典型意义的是各类秸秆。在相同条件下，秸秆燃料与煤炭的燃烧特性差异较大，燃烧所需的空气量、三原子气体生成量和烟气中氮气量均明显低于煤炭。秸秆的直接燃烧利用一般需经过预先成型处理，成型处理后的秸秆便于运输，能够满足炉排锅炉燃烧利用的要求。
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