发展生物质能是应对能源危机与环境污染的重要对策。生物质在热电联产中不仅能快速处理农林废弃物,而且具有经济性高、资源量充足、可循环利用、节能环保,在用于燃烧供暖时更是符合国家十四五规划对可再生能源供暖等非电利用方式的高度重视。但近年来却发现,生物质在燃烧过程中会排放大量的颗粒物,导致雾霾天气加剧,危害人体健康,这极大地限制了热电联产的规模化应用。目前,众多学者对生物质的燃烧颗粒物排放开展了各种研究,大都针对某一具体生物质,缺乏更普适性研究,而且颗粒物的具体形成机制也不清楚,而导致控制困难。因此,本文从生物质组分角度出发,通过研究生物质三组分纤维素、半纤维素、木质素的燃烧及污染物排放特性,探索生物质组分组成、碱金属存在形态以及碱金属含量对燃烧颗粒物生成的影响规律,并探索了组分交互与碱金属耦合对燃烧颗粒物生成的影响机制,以形成生物质燃烧过程中颗粒物的形成机理和控制机制。对生物质的清洁燃烧有着积极的意义。具体内容如下:首先,利用热重天平对生物质三组分及玉米秆进行燃烧特性研究,结果表明生物质三组分之间的燃烧热重曲线存在明显的区别,当升温速率为10℃/min时,纤维素,半纤维素,木质素及玉米秆的最大失重峰对应温度分别为327℃、294℃、471℃、298℃,峰值分别为32.68%/min、8.16%/min、11.61%/min、6.48%/min。玉米秆的热重曲线始终介于生物质三组分的热重曲线之间。随着升温速率的增加,最大失重峰温度及峰值均有所上升。从综合燃烧指数上看,四种样品的燃烧性能为:纤维素>木质素>玉米秆>半纤维素。利用FWO、KAS、Frienman、Starink四种方法计算纤维素,半纤维素,木质素及玉米秆在不同转化率下的活化能,其中FWO法的平均相关系数最高,在转化区间0.2-0.8的平均活化能分别为:155.78 k J/mol、194.27 k J/mol、85.83 k J/mol及169.53 k J/mol。通过主曲线法计算得到纤维素为随机成核模型A2,半纤维素与玉米秆均为化学反应级数模型F7,木质素为扩散机理模型D2。随后,在固定床反应器中进行燃烧实验,并结合低压冲击采样装置收集颗粒物,研究了三组分及钾盐的形态和含量(氯化钾、醋酸钾、硫酸钾)对燃烧过程中颗粒物的生成特性影响规律。结果发现,三组分与玉米秆之间燃烧颗粒物排放曲线存在明显的差异,三组分均呈单模态分布,而玉米秆呈双模态分布。纤维素、半纤维素、木质素及玉米秆的PM₁₀排量分别为0.315、0.645、5.271、10.038 mg/g。EDX结果表明三组分燃烧颗粒物的主要元素为Na、K、S、Si,而玉米秆燃烧颗粒物除以上元素外,还含有较多的Ca、Mg、Al、Cl、P。添加1%-3%的不同形态钾盐后,纤维素、半纤维素、木质素的PM₁₀含量分别提升到了9.856-27.722、7.352-43.056、10.240-29.998mg/g。对于纤维素与木质素,从PM₁₀上看,三种钾盐对燃烧颗粒物的释放效应由大到小均为醋酸钾>硫酸钾>氯化钾,而对于半纤维素则为醋酸钾>氯化钾>硫酸钾。进行多因素分析时,发现钾盐添加量较原料组成、钾盐种类对颗粒物排放的影响更为显著,实验范围内,随着钾盐添加量的上升,三组分燃烧颗粒物排量不断上升。最后,将三组分按照25%75%、50%/50%、75%/25%比例掺混后进行燃烧,研究组分间交互作用对PM生成的影响。同时,在交互的基础上,添加三种不同形态钾盐(氯化钾、醋酸钾、硫酸钾),研究燃烧过程中交互作用对钾盐引起的颗粒物排放的影响。研究发现,纤维素与半纤维素的交互对颗粒物生成有轻微的促进作用,掺混比为50%/50%时,主要颗粒物PM_0.1的排放量为0.383 mg/g,较理论值提升4.93%。纤维素与木质素的交互对颗粒物生成影响不大。而半纤维素与木质素的交互则对颗粒物生成存在轻微的减排效果,掺混比为50%/50%时,主要颗粒物PM₁的排放量为2.463mg/g,较理论值降低13.20%。对于三种交互样,添加实验所用的三种形态钾盐,燃烧颗粒物排放曲线均低于理论值,说明三组分之间的交互作用对钾盐的释放存在一定的抑制效果。