生物质燃料的燃烧过程

二、生物质燃料的燃烧过程

与煤燃烧一样，生物质燃料的燃烧过程也是强烈的放热化学反应。除燃料的存在外，发生燃烧必须有足够的热量供给和适当的空气供给的空气供给。燃烧是燃料和空气间的传热、传质过程。燃烧过程产生的热量使周围温度升高，又促使传质过程加快，它是使热量产生得更快的一种连锁反应过程。

生物质燃料的燃烧过程如图6-2所示，可以分作预热、干燥（水分蒸发）、挥发分析出和焦炭（固定碳）燃烧等阶段。以柴草为例，当柴草送进炉灶后，用火种引燃柴草表面的可燃物，温度逐渐升高。柴草中水分首先蒸发而干燥。干燥的柴草吸热增温发生分解，析出挥发分气体与空气相混合，形成具有一定浓度的氧气与挥发物的混合物，当温度和浓度两个条件都已具备时，挥发物首先着火燃烧，并为其后的焦炭燃烧准备了条件。

柴草表面燃烧所放出的热能逐渐积聚，通过传导和辐射向柴草内层扩散，从而使内层挥发物析出，继续与氧混合燃烧，并放出大量的热量。此时柴草中剩下的焦炭被挥发物包围着，灶膛中的氧不易接触到焦炭表面，焦炭难以燃烧，在挥发分减少后，氧气接触到焦炭，就可产生焦炭的燃烧。随着焦炭的燃烧，不断产生灰分，把剩余的焦炭包裹，妨碍它继续燃烧。同时，由于燃烧过程中产生的二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）等气体在未燃烧的焦炭外层形成气体层，氧气必须透过此层气体层才能进一步与焦炭接触。因此，此时必须人为地加以搅动或加强炉中的通风，一方面破坏焦炭表层的灰壳，另一方面可以带走焦炭外围的气体，从而加强剩余焦炭的燃烧。灰渣中残留的余炭也就产生在此阶段。

图6-2　生物质燃料的燃烧过程

以上几个阶段是连续进行的。当挥发物气体着火燃烧后，气体便不断向上流动，边流动边反应形成扩散火焰，在扩散火焰中，由于空气与可燃气体混合比例的不同，因而形成各层温度不同的火焰。比例恰当时，燃烧速度快，温度高；比例不恰当时，燃烧速度较慢，温度就低，所以过大、过小的比例，即进入灶膛的空气过多或过少时都会造成熄火。