有关秸秆压缩成型工艺及力学特性和机械设备研制等方面的研究报道较多，但棉杆等生物质成型燃料的燃烧特性研究报道很少，因此配套炉子的研制和成型燃料的应用缺乏科学依据，本文的研究目的是获取棉杆成型块等生物质燃料在移动层上吸式热解燃烧炉中的热特性参数，探明燃烧过程中升温速率、降温速率等指标随燃烧时间的变化规律以及挥发份稳定燃烧的条件，富通新能源生产销售的秸秆颗�；�、木屑颗粒机专业压制生物质成型燃料。
1、材料与方法
1.1试验材料及燃烧方法
用生物质热压成型机压制的棉杆成型块作为试验样品，成型块截面尺寸55mmX55mm，内孔直径15mm．采集其它生物质固体燃料：木块、椰枣树枝、玉米芯、棉杆和牛粪饼等进行对比试验．
生物质燃料在小型的移动层上吸式热解燃烧炉内进行燃烧特性试验，见图1．炉子由圆柱状炉体（内胆直径100 mm）、一次进风口(直径30 mm)、炉栅、二次进风口（直径30 mm）和出风口（燃烧腔）等组成见图1．燃料从上部加入并充填到炉胆内；试验时首先将上部燃料引燃，热解及气化反应自上而下进行，固体物料层逐渐下移减少．一次进风口吸人的空气自下而上流动，使上层部分燃料氧化燃烧，为固体物料的热解气化提供热量，二次进风口吸入的空气从炉胆上部均布的小孔(直径3～4 mm)流出，与自下而上（上吸式）可燃气体混合燃烧，反应过程中产生的灰分靠自重通过燃料之间的间隙和炉栅落入底部灰腔内，热电偶用于测定炉子的火焰温度和锅内水温，由计算机采集数据并显示．
1.2测试内容与方法
1. 2.1生物质燃料的理化特性参数测定利用常规分析方法，测定棉杆成型块和其它固体生物质燃料的理化特性参数．其中，固体挥发份采用在300℃下隔绝空气加热120 min和450℃下加热20 min两种方式测定，测量重复5次，取平均值．
1.2.2相同重量的生物质燃料的燃烧特性测定 在相同的炉子运行参数和试验条件下，测定不同种类生物质燃料加热锅中相同重量水的热性能，锅内水重量为17.5 kg．由最小容积密度的燃料（棉杆）充满炉胆，燃料的重量为500 g．容积密度大于棉杆的其他燃料，则不能填满炉胆，测试前炉子用少量棉杆燃烧预热，使各项实验在同样的初始条件下进行．锅水吸热获得的热能作为计算炉子有效热能的依据．
有效热能一水重量×水比热×水的增温．
该实验中，由于水温没有达到沸点，故在有效热能的计算中，锅水蒸发所消耗的能量可忽略不计．测量重复5次，取平均值。
1.2.3相同体积的生物质燃料的燃烧特性测定测定体积相同（按炉子容积确定）的不同种类生物质燃料，加热锅中相同重量水的热性能，测试的固体燃料有：2.6 kg棉杆成型块，1.3 kg椰枣树枝，0.5 kg棉杆和0.5 kg牛粪饼．对棉杆成型块和椰枣树枝，需计算锅内水的蒸发量，这2种燃料将使锅内水温达到沸点，其有效热能应按下式计算
有效热能一水重量×水比热×水的增温十水蒸发量×水汽化潜热，
锅水升温时吸收的热量（显热）同蒸发的锅水吸收的热量（潜热）之和与加入炉胆内的燃料热量之比，即为热效率。
2、结果和讨论
2.1 生物质压缩成型对燃料理化性能的影响
棉杆成型块和其他生物质固体燃料的理化特性参数测试结果见表1．从表1可知，棉杆压缩成型后的比重比其它固体燃料大，是棉杆本身的2.14倍；棉杆成型块的容积密度是未经压缩的棉杆的13倍，棉杆等生物质燃料在300℃时热解产生的可燃挥发份达80%以上，除牛粪饼外，这些生物质燃料的固体挥发份和热值接近，灰份含量少，但未经压缩处理的生物质体积松散，燃烧相同重量的燃料时占据的炉子容积要比成型块大得多．
2.2相同重量的生物质燃料的燃烧特性比较
不同种类的生物质燃料在重量相同情况下的燃烧结果见表2．表2结果表明，炉子的升温速率或降温速率与燃料的比重成反比，比重较大的燃料，燃烧升温或降温的速率较小，这是由于成型块密度大，燃料变得致密，限制了挥发份的逸出速度，故升温速率相对较低，且热解过程及挥发份的逸出时间增加，炉子和锅水的升温时间明显延长．此外，由于压缩密实作用，挥发份逸出后剩余的炭结构紧密，运动气流不易解体，炭的气化和燃烧热可以充分利用，故降温速率也较低，因此，炉子的热效率提高（燃烧棉杆成型块达36. 7%，燃烧棉杆仅21.5%）．
试验结果还表明，棉杆成型块在炉胆内的充填量对燃烧腔的火焰温度影响显著，燃烧棉杆成型块的最高炉温（即炉子燃烧腔火焰对锅子的加热温度）不到240℃．这主要是由于棉杆成型块容积密度最大，重量为500g的棉杆成型块（燃料体积最�。┪挥诼ㄏ路剑谌剂铣涮盍坎蛔�，空隙率较大，不能有效发挥炉子自上而下的移动层热解气化作用；炉子上方的燃烧腔不能形成稳定的可燃气体燃烧火焰．
2.3相同体积的生物质燃料的燃烧特性比较
表3为几种生物质燃料在分别充满炉胆容积情况下的燃烧结果．同样的炉子容纳棉杆成型块的重量是棉杆的5.2倍，棉杆成型块的燃烧性能优于棉杆，其燃烧效率比棉杆提高1. 72倍（棉杆成型块为39. 3%，棉杆为22. 8%）．说明成型块燃料充填满炉胆，能充分发挥炉子的移动层上吸式热解燃烧功能，使炉子持续较长的旺火时间，并且热效率显著提高．这是因为生物质燃料热解燃烧过程中，燃料首先脱水，然后释放出挥发份，最后进入碳化阶段，随着炉内燃料的下移，反应层依次为上部的还原层、中间的氧化层、下方的热解层和干燥层，燃料热解及干燥过程中产生的水分参与了还原层的气化反应，增加了可燃气体的热值，试验过程的观察发现，燃烧腔能形成稳定的可燃气体燃烧火焰；热解燃烧过程中，火焰高度不受反应层下移的影响；而且固体物料转化率高，灰份中几乎无颗粒状固体可燃物残留．
3、结 论
3.1棉杆等生物质燃料的固体挥发份高，灰份含量少；成型燃料的密度提高，体积缩小，结构致密的成型燃料使配套的炉子容积可以明显缩�。�
3.2炉子的升温速率和降温速率与燃料的比重成反比．比重较大的棉杆成型燃料升温速率或降温速率均较低，但热解挥发份的逸出时间增加，燃烧时间延长，炭的气化和燃烧热也可充分利用，炉子的热效率提高．
3.3棉杆成型块在炉胆中的充填量对燃烧过程的火焰温度影响显著．成型块燃料充填满炉胆，使可燃气体燃烧稳定，高温火焰持续时间增加，热效率显著提高，棉杆成型块的燃烧性能优于棉杆，其燃烧热效率达39.3%，为棉杆的1.72倍，
