生物质颗粒的燃烧是一个复杂的物理化学过程，涉及多个阶段，以下从整体过程及各阶段特点展开介绍：
整体燃烧过程概述
生物质颗粒的燃烧过程主要可分为干燥、热解、挥发分燃烧和固定碳燃烧四个阶段，这些阶段相互关联、依次进行，共同完成整个燃烧过程。
各燃烧阶段详解
干燥阶段
- 过程描述：当生物质颗粒被送入燃烧设备后，首先吸收热量，颗粒表面的水分开始蒸发。随着温度升高，颗粒内部的水分逐渐向表面扩散并蒸发。这个过程会消耗一定的热量，使颗粒温度上升速度减缓。
- 影响因素：干燥速度取决于燃烧设备的温度、空气流动速度以及生物质颗粒的初始含水率。例如，在高温、通风良好的环境中，干燥过程会更快完成；而初始含水率高的生物质颗粒需要吸收更多的热量来蒸发水分，干燥时间也会相应延长。
热解阶段
- 过程描述：当生物质颗粒温度升高到一定程度（一般在200 - 300℃）时，开始发生热解反应。热解是指生物质在无氧或缺氧条件下受热分解的过程，此时颗粒中的大分子有机物（如纤维素、半纤维素和木质素）分解为小分子的气体、液体和固体产物。气体产物主要包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气等可燃性气体；液体产物是焦油，它是一种复杂的有机混合物；固体产物则是焦炭，主要由固定碳和灰分组成。
- 影响因素：热解反应的速度和产物分布受温度、加热速率和生物质种类的影响。高温和快速加热有利于产生更多的可燃性气体，而低温慢速加热则可能使焦油的产量增加。
挥发分燃烧阶段
- 过程描述：热解产生的可燃性气体和焦油蒸汽与空气中的氧气混合，当温度达到着火点时，会发生剧烈的氧化反应，即挥发分燃烧。这个阶段燃烧速度快，火焰明亮，释放出大量的热量。挥发分燃烧是生物质颗粒燃烧过程中释放热量最多的阶段，对燃烧设备的温度和燃烧效率有重要影响。
- 影响因素：挥发分的燃烧效果取决于空气与挥发分的混合程度、氧气浓度和温度。良好的混合和充足的氧气供应可以保证挥发分充分燃烧，提高燃烧效率；反之，如果混合不均匀或氧气不足，会导致挥发分不完全燃烧，产生黑烟和一氧化碳等污染物。
固定碳燃烧阶段
- 过程描述：随着挥发分的燃烧和释放，生物质颗粒逐渐变成多孔的焦炭结构。焦炭中的固定碳继续与氧气发生反应，进行表面燃烧。固定碳燃烧速度相对较慢，燃烧温度较高，是维持燃烧过程稳定进行的重要阶段。
- 影响因素：固定碳的燃烧速度受颗粒大小、孔隙结构和氧气扩散速率的影响。颗粒越小，比表面积越大，氧气与固定碳的接触面积就越大，燃烧速度越快；孔隙结构发达的焦炭有利于氧气的扩散，也能促进固定碳的燃烧。
燃烧过程的外部条件影响
- 空气供应：充足的空气供应是保证生物质颗粒充分燃烧的关键。如果空气供应不足，会导致燃烧不完全，产生一氧化碳、碳氢化合物等污染物，同时降低燃烧效率；而空气供应过量，则会使炉膛温度降低，增加排烟热损失。因此，需要根据生物质颗粒的特性和燃烧设备的要求，合理控制空气供应量。
- 温度：温度对生物质颗粒的燃烧过程有重要影响。较高的温度可以加速干燥、热解和燃烧反应的进行，提高燃烧效率；但温度过高可能会导致灰分熔融，形成结渣，影响燃烧设备的正常运行。因此，需要合理控制燃烧温度，避免出现结渣等问题。
- 湍流强度：适当的湍流强度可以促进空气与生物质颗粒和挥发分的混合，提高燃烧效率。在燃烧设备中，可以通过合理的结构设计（如设置扰流装置）来增强湍流强度，使燃烧更加充分。
