生物質的分布、自然狀態(tài)、尺寸、堆積密度、高位發(fā)熱量、含水率及熔點等物理特性對燃料的收集、運輸、儲存和相應的燃燒技術有極大的影響，下面我們便來一一的介紹。
1、含水率
水分是生物質原料一個易變的因素，新鮮的木材或秸稈的含水量高達50%～60%，自然風干后為8%～20%。水分是燃料中不可燃的部分。根據與燃料的結合情況，生物質燃料所含的水分可分為兩部分：一部分存在干細胞腔內和細胞之間，稱為自由水，可用自然干燥的方法去除，與運輸和儲存條件有關，在5%～60%變化；另一部分為細胞壁的物理化學結合水，稱為生物質結合水，一般比較固定，約占5%。
含水率影響燃燒性能、燃燒溫度和單位能量所產生的煙氣體積。
含水率高的生物質在燃燒時水分的蒸發(fā)要消耗大量的熱，熱值有所下降，點火困難、燃燒溫度低，產生的煙氣體積較大。因此，在直接燃燒過程中要限制原料的含水量，預先對燃料進行干燥處理。
原料含水率對生物質成型技術也有重要影響。生物質體內的水分也是一種必不可少的自由基，流動于生物質團粒間，在壓力作用下，與果膠質或糖類混合形成膠體，起黏結劑的作用，因此過于干燥的生物質材料在通常情況下是很難壓縮成型的，甚至顆粒表面碳化，并引起黏結劑自燃。生物質體內的水分還有降低木質素的玻變（熔融）溫度的作用，使生物質在較低溫度下成型。但是，含水率太高將影響熱量傳遞，并增大物料與模具的摩擦力。秸稈在熱壓成型時，環(huán)（平）模塊狀燃料含水率控制在16 %～20%，其他含水率一般為8%～15%。
三門峽富通新能源生產
顆粒機、飼料顆粒機、
秸稈壓塊機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料機械設備。
原料含水率的高低直接影響生物質的儲存，根據作者的研究，含水率在25%以上的秸稈，如果不進行預干燥就堆積儲存，易霉爛變質，失去應有的燃料特性。
2、堆積密度
堆積密度式指包括燃料顆粒空間在內的密度，反映了單位容量中燃料的質量，一般在自然堆積情況下進行測量。堆積密度在很大程度上影響著生物質利用反應床的幾何尺度和對附屬設備的迭取，并對其利用的經濟性有直接影響。與煤相比，生物質普遍具有密度小、體積大、含氧量高的特點。例如，純褐煤的密度為560～600 kg/m
3，玉米秸稈的堆積密度為150～240 kg/m
3，硬木木屑堆積密度為320 kg/m
3左右。
圖2. 28中給出了部分生物質原料在顆粒尺度為15～25 mm時的堆積密度。從圖中可看到，實際存在著兩類的植物原料，一類是包括硬木、軟木、玉米芯等在內的所謂硬材，它們的堆積密度為250～300 kg/m
3；另一類主要包括各種秸稈即所謂軟材，它們的堆積密度遠小于木質燃料。例如，玉米秸的堆積密度相當于木材的1/4，麥秸的堆積密度相當于木材的1/10以下。
堆積密度對生物質的熱化學利用有重要的影響。當受熱時，揮發(fā)分從空隙處析出后，剩余的木炭機械強度較高，可以保持原來的形狀，從而形成孔隙率高、均勻的優(yōu)良反應層，而秸稈炭的機械強度很低，不能保持原有的形狀，細而散的顆粒也降低了反應層的活性和透氣性。從白楊木、麥秸和玉米秸稈自然風干后的生物質原料縱剖面的顯微結構，可以明顯看出，木材質地緊密，而麥秸和玉米秸稈僅靠細而疏松的纖維狀物質支撐著原料的形狀。
秸稈內部分子間距大，堆積密度低，這些特點決定了秸稈具有較大的可壓縮性。但是較低的堆積密度需要占用的堆放空地更大，對生物質的存儲和運輸非常不利，尤其是秸稈類型生物質。秸稈的堆放體積龐大，搬運、運輸、碼垛需要消耗較多的人力財力，運輸有一定的困難，尤其是遠距離大規(guī)模運輸成本太高。如果除去人工費和含水率及運輸損耗，成本將會更高．而且較大的體積對較大型的生物質燃燒系統(tǒng)帶來一定的困難，直接制約了秸稈燃燒技術的推廣和應用。
3、生物質原料工業(yè)成分分析
生物質工業(yè)成分分析是參照煤的工業(yè)分析方法，主要測定原料中水分、揮發(fā)分、灰分及固定碳的含量。生物質原料的工業(yè)分析成分并不具有唯一性，因為所沿用的煤質工業(yè)分析方法相當于隔絕空氣的熱解，但按標準方法測得的工業(yè)分析成分有助于與煤炭等其他固體燃料相比較。熱解開始，首先是水分蒸發(fā)選出，然后是燃料中的有機物熱解析出各種氣態(tài)產物，即揮發(fā)分，生物質原料中的揮發(fā)分物質中，一部分是常溫下不凝結的簡單氣體，如一氧化碳、氫氣、二氧化碳、甲烷等；另一部分則在常溫下凝結成液體，其中包括水和各種較大分子的烴類，其析出量與加熱速率密切相關。揮發(fā)分析出后，剩余物為固定碳和灰分，結構松散狀，氣流的擾動就可使其解體懸浮起來，迅速進入爐膛的上方孔間，形成飛灰顆粒。通常秸稈燃燒產生的飛灰量高達5%，遠遠高于木質燃料產生的飛灰量，木材燃燒產生的飛灰量約為0. 5%。較多飛灰顆粒也增加了對受熱面的撞擊次數，加劇了鍋爐受熱面管子的磨損腐蝕。表2.5是部分生物質原料的工業(yè)分析數據。
表2-5部分生物質原料的工業(yè)分析
|
原料 |
水分/% |
揮發(fā)分/% |
固定碳/% |
灰分/% |
原料 |
水分/% |
揮發(fā)分/% |
固定碳/% |
灰分/% |
|
麥秸 |
4.39 |
67.36 |
19.36 |
8.90 |
棉柴 |
6.78 |
68.54 |
20.71 |
3.97 |
|
玉米秸 |
4.87 |
71.45 |
17.75 |
2.93 |
雜草 |
5.43 |
68.27 |
16.4 |
9.4 |
|
稻草 |
4.97 |
65.11 |
16.06 |
13.86 |
馬糞 |
6.34 |
58.99 |
12.82 |
21.85 |
|
豆秸 |
5.10 |
74.65 |
17.12 |
3.13 |
牛糞 |
6.46 |
45.72 |
12.52 |
32.40 |
從表2.5所列的部分生物質原料的工業(yè)分析數據可以看出，生
物質原料的揮發(fā)分遠高于固定碳的含量，一般為76%～86%（干基），與煤炭的工業(yè)分析數據正好相反，這樣，在熱利用時就表現出與煤炭不一樣的特點。秸稈類生物質在燃燒時，一般在350℃，就有80%的揮發(fā)分析出。
4．發(fā)熱量
生物質原料的發(fā)熱量（熱值）在生物質的熱利用過程中是最重要的理化特性，決定了其進行工業(yè)利用的可行性。
生物質原料的發(fā)熱量（熱值）是指在一定溫度下，單位質量的燃料完全燃燒后，在冷卻至原來的溫度時所釋放的熱量，單位是MJ/kg。根據燃料中的水蒸氣是否釋放汽化潛熱，將熱值分為高位熱值和低位熱值，二者的公式分別為
Q
GW=0.3491X
c+1.1783X
h+0.1005X
s-0.0151X
n-0.1034X
o-0.0211X
灰
式中，Q
GW為高位發(fā)熱量，X
C、XH、X
S、X
N、X
o、X
灰分別為碳( C)、氫(H)、硫(S)、氮(N)、氧(O)和灰分的干基質量分數(%)。
Q
DW=Q
GW-25（9H+W）
根據上面的公式，高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱暈之差是水蒸氣的汽化潛熱。由于低位熱值接近于生物質在大氣壓下完全燃燒時放出的熱量，通常計算采用低位熱值，生物質的熱值一般為14～19 MJ/kg。
表2.6為部分生物質原料的發(fā)熱值。生物質燃料的發(fā)熱量與劣質煤相當。實際上各種原料的發(fā)熱量差別上要是由灰分多少引起的，除去灰分后（無水無灰），各種生物質原料的發(fā)熱量不會有人大的誤差。
表2-6部分生物質燃料發(fā)熱值
|
原料 |
高位發(fā)熱值/（MJ/KG） |
低位發(fā)熱值/（MJ/KG |
原料 |
高位發(fā)熱值/（MJ/KG） |
低位發(fā)熱值/（MJ/KG |
|
麥秸 |
18.487 |
17.186 |
棉柴 |
15.830 |
14.724 |
|
玉米秸 |
18.101 |
16.849 |
木屑 |
19.800 |
18.556 |
|
稻草 |
15.954 |
14.920 |
樹皮 |
19.556 |
18.284 |
|
稻殼 |
15.670 |
14.557 |
白樺 |
19.719 |
18.279 |
三門峽富通新能源科技有限公司主要產銷顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們也有大量的生物質燃料出售。
