玉米秸秆颗粒燃料层燃特性研究

邵东伟，刘文斌，栾积毅，韩平，钟海涛，冯海城

（佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯154007）

　　摘要：为了研究不同过量空气系数（α）对生物质成型燃料层燃特性的影响，以我国东北粮食主产区典型的玉米秸秆颗粒燃料为研究对象，搭建生物质成型燃料固定床试验台，模拟生物质成型燃料沿炉膛高度和炉排行进方向上的燃烧过程，分别进行了风量为30、40、50、60和70Nm³·h^-1共5个工况的25组燃烧试验。应用巡检仪采集试验数据，采集步长为1min，将采集到的数据用矩阵化、多项式拟合等方法进行处理分析。结果表明：当一次风量（Qao）≥50Nm³·h^-1时，燃料的着火延迟时间（td）、火焰向下传递速率（Rf）及灰渣中可燃物含量（ηa）均随Qao的增加而降低；当Qao<50Nm³·h^-1时，燃料的td、Rf、ηa参量均随Qao的增加而增加；在距离炉排高度200~150和100~50mm燃烧区内，随着Qao的增加，Rf呈现先减小后增大的趋势。在距离炉排高度150~100mm燃烧区内，当Qao≤40Nm³·h^-1时，Rf随Qao的增加而增加，当Qao>40Nm³·h^-1时，Rf趋于平稳。由试验分析可知，当Qao的值为50Nm³·h^-1（α的值为1.163）时，td为3.34min，燃烧温度水平较高且时间较短（约为45min），燃烧后ηa为0.71%，层燃特性较为理想。

　　我国是富煤、贫油、少气的资源禀赋，不可再生的化石能源日渐枯竭，能源危机和环境污染日益严重，迫切需要寻求替代或辅助的新能源来缓解危机和降低污染[1-3]。《“十四五”工业绿色发展规划》中鼓励生物燃料等替代能源在我国工业生产中的应用。生物质是零碳排放的可再生能源，生物质能源替代化石能源是实现我国双碳目标的重要途径[4]。

　　秸秆类生物质成型燃料锅炉供热是一种低碳、分布式、能源可再生的供热方式，在民用热水、建筑采暖、工业热水和热力等领域的应用规模逐年大幅增长。目前，由于国内行业管理部门及科研、制造单位尚未提出系统而通用的生物质燃料锅炉相关设计和制造标准，部分企业在尚未明确生物质成型燃料燃烧特性及设计参数的条件下，按照燃煤锅炉设计标准进行生物质成型燃料锅炉的设计生产，导致装备运行故障多、技术参数无法保证[5-7]。

　　目前，关于生物质成型燃料层燃特性的研究主要以单颗粒燃烧特性试验和固定床试验为主，研究着火温度、着火延迟时间、最大燃烧速率、燃尽率等，通过计算燃烧特性指数、挥发分析出特性指数建立燃烧动力学方程[8-11]。Christofer等[12]研究了不同木质颗粒燃料的燃烧特性，结果表明，不同木质颗粒的焦炭产量不同，导致其燃烧时间不同，并且单个木质颗粒的燃烧时间主要取决于其原料组成，密度对其影响很小。张艳玲等[13]通过玉米秸秆成型燃料和木质成型燃料管式炉燃烧试验发现，玉米秸秆成型颗粒热解阶段挥发分较少，但燃尽时间较长，所以需要比木质颗粒燃烧较少的二次风和更长的滞留时间。Shin等[14]通过固定床试验来解释固体废弃物在炉排上的燃烧过程，得出燃料层中的辐射传热对火焰锋面的初始形成及向冷燃料层传热十分关键，一次风率、低位发热量、颗粒尺寸是影响燃烧过程的重要参数，并建立固体废弃物燃烧数学模型。姚云隆等[15]以棉秆、木屑及二者混合原料为对象，制备生物质成型燃料并考察成型燃料的燃烧性能与物理性能，发现棉秆成型燃料燃烧性能较好，而木屑成型燃料灰分产率低、热值较高，将2种生物质原料混合制得的成型燃料综合燃烧性能提高。但目前国内外对于典型生物质成型燃料，尤其是玉米秸秆颗粒燃料从着火到燃尽全过程中燃烧特性随着供风量变化的规律缺乏系统性研究。因此，本文搭建了固定床试验台，针对黑龙江省粮食主产区内采用通用收、储、运及成型模式的玉米秸秆颗粒燃料，在不同过量空气系数下对层燃特性进行了深入研究，包括着火特性、燃烧特性和燃尽特性，为完善秸秆类生物质成型燃料燃烧技术和装备研制提供理论依据和方法。

　　1材料与方法

　　1.1试验原料

　　试验原料选用黑龙江玉米主产区生产的典型玉米秸秆，经过破碎及冷压成型制成玉米秸秆颗粒燃料，其粒径为（8.21±0.09）mm，密度为（1.15±0.04）g·cm^-3，其工业分析、元素分析及发热量见表1。

　　1.2生物质成型燃料固定床试验台

　　固定床试验台（图1）由试验炉、供风系统和排烟系统3部分组成，可以模拟生物质成型燃料层燃中沿炉膛高度和炉排行进方向的燃烧过程。试验炉内自炉排沿高度方向按照50mm等间距布置6个温度测点，标号分别为T1~T6。其中，T1~T4测量料层的温度，距离炉排高度分别为50、100、150、200mm；T5测量着火温度，距离炉排高度250mm；T6测量炉膛温度，距离炉排高度30mm。利用WRNB-2306铠装热电偶（上海仪器仪表有限公司）测量温度，测量范围0~1200℃。每个热电偶都布置到炉膛中线位置，并通过温度变送器连接到巡检仪上。

　　供风系统主要由空气流量计、输气管、储气罐、气体压力表、送气管、空气压缩机和流量调节阀组成。供风采用中间平衡储罐式，确保试验过程中压力和流量均匀稳定，并联2台空气压缩机，最大空气流量可达到70Nm³·h^-1，可以满足本试验所有工况条件。排烟系统主要由引风机、调节阀门、烟道和烟囱构成。

　　1.3试验方法

　　1.3.1着火及燃烧特性试验 试验前，先检查固定床试验台的密闭性，确认试验台气密性良好后在固定床试验台中填入玉米秸秆颗粒燃料至床层高度为200mm处，将燃料铺平后密封进料孔。打开点火门并插入点火器，打开空气压缩机向平衡气罐中通入空气，使平衡气罐中空气压力达到0.5~0.8MPa。

　　试验时，给点火器供电加热，观察燃料表面出现火苗后打开引风机，调节流量调节阀向试验台内通入8~10Nm³·h^-1助燃风。点火过程中观察到整个床层表面布满火苗后，关闭并拿出点火器，密封点火门，将供风量调节至试验确定的流量并保持恒定。从点火开始，数据采集系统每隔1min在线记录1次炉膛内各个位置的温度数据，直至燃料燃尽。

　　1.3.2灰渣中可燃物含量检查 为了探究不同供风量对玉米秸秆颗粒燃料燃尽率的影响，将玉米秸秆颗粒燃料燃烧后形成的灰渣粉碎，取1g样品放入马弗炉中，关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙，设定马弗炉升温程序为30min，缓慢升至500℃，并保持30min，之后继续升温到（815±10）℃，保持此温度下灼烧1h后放入干燥皿中冷却至室温后称重，得到灰渣中可燃物含量的质量分数。

　　1.3.3火焰向下传递速率计算

　　2结果与分析

　　2.1玉米秸秆颗粒燃料着火特性分析

　　当玉米秸秆颗粒燃料着火时，挥发分燃烧瞬间释放出大量的热量，使处于能量中心的热电偶测得的温度瞬间增大。由于燃料瞬间燃烧释放大量的热量，此时热电偶测得的温度要高于实际着火温度。因此，温度突变后回落至拐点的温度可视为玉米秸秆颗粒燃料的着火温度。如图2所示，当一次风量为40Nm³·h^-1时，测试工况下玉米秸秆颗粒燃料的着火温度（Tf）约为269℃。过量空气系数的增加可以促进燃料氧化放热，但同时也对床层有冷却作用，一次风量过大，冷却作用加强，会延长燃料的着火延迟时间[16]。因此，研究过量空气系数对着火延迟时间（td）的影响是必要的。表2为一次风量（Qao）和过量空气系数（α）对照表。

　　研究着火延迟时间，通常是以料层发光为着火标志，计量从点火开始到燃料层发光之间的时间。由于燃料层发光时，其温度早已超过燃料的着火点。为准确测量玉米秸秆颗粒燃料的着火延迟时间，本文严格按照dT2/d2t=0进行计算[17-18]，其中，T表示床层稳定，燃料在不同的一次风量下燃烧时，得到表面升温曲线并通过Origin软件进行三项式拟合，得到拟合公式如下。

　　通过公式（2）~（6）绘制着火温度拟合曲线，如图3所示，各工况下温度点在拟合曲线附近浮动，结合各工况下R2值可知，拟合结果较理想。因此，将公式（2）~（6）通过dT2/d2t=0求出不同风量下的着火延迟时间（td），结果如表3所示。

　　由表3可见，由于玉米秸秆颗粒燃料在着火时需要足够多的氧气扩散到燃料表面，当Qao≤50Nm³·h^-1时，氧气扩散起到主导作用。随着Qao的增大，氧气在燃料表面扩散速率加快，增加燃料表面的氧气含量，有利于燃料与氧气之间的燃烧反应。此时，若燃料吸收的热量大于燃料着火时所需要的热量时，玉米秸秆颗粒燃料能够迅速着火。当Qao>50Nm³·h^-1时，随着Qao的增加，燃料与冷空气之间的对流换热增强，床层温度逐渐降低，使得燃料吸收的热量短时间内无法超过燃料着火所需的热量，因此着火延迟时间逐渐增大。当Qao=50Nm³·h^-1时，玉米秸秆颗粒燃料的着火延迟时间最短，更容易着火。

　　2.2玉米秸秆颗粒燃料燃烧特性研究

　　2.2.1玉米秸秆颗粒燃料燃烧阶段分析 选取一次风量Qao为40Nm³·h^-1的工况，研究玉米秸秆颗粒燃料燃烧特性的变化规律。玉米秸秆颗粒燃料中主要含有挥发分和焦炭2种可燃成分，其燃烧特性存在差异，所以燃烧历程可主要分为挥发分燃烧、焦炭燃烧及燃尽3个阶段（图4）。由图4可知，燃料燃烧初期大量挥发分会快速析出并燃烧，使温度在短时间内迅速从102℃上升至906℃，形成峰值。当温度达到峰值后，挥发分析出殆尽，燃料中的焦炭开始燃烧，床层温度略有下降后稳步上升，直到燃料中的挥发分完全燃烧后，氧气全部与焦炭反应。焦炭燃烧释放的热量比挥发分高，燃烧时间长且燃烧相对稳定，因此焦炭燃烧阶段的曲线在较长的时间内平稳上升并在燃尽前温度达到1143℃，此温度是T4处的最高温度[19]，随后进入燃尽阶段，温度开始下降，直至燃料中焦炭完全燃烧。

　　2.2.2玉米秸秆颗粒燃料燃烧历程分析 由图5可知，越靠近炉排处燃料从着火到燃尽的时间越短，峰值温度越高，且挥发分燃烧阶段和焦炭燃烧阶段之间的界限越不明显。这是因为上层燃料燃烧所产生的热量会随着火焰锋面向下传递，火焰锋面的温度不断提高，而下层新燃料在没有受到火焰锋面传热时，由于经历室温下一次风的冲刷，使得下层新燃料的温度基本维持在室温，因此火焰锋面和下层新燃料间的温度梯度逐渐增大，加快挥发分燃烧速率，提高火焰锋面的温度，使焦炭更容易着火。当火焰锋面移动至50mm处时温度最高，此时挥发分和焦碳几乎同时着火。随着燃料的燃烧，燃料间的传热加强，使得燃烧速率逐渐加快，燃料从点火到燃尽的时间逐渐缩短。

　　随着火焰锋面向下移动，氧气向燃料表面扩散的阻力逐渐减小，更多氧气进入炉膛内与燃料接触，加强燃料与氧气之间的燃烧反应，释放出更多热量，加之上层燃料燃烧产生的热量随火焰锋面向下移动。因此，随着火焰锋面向下移动，火焰锋面的温度会逐渐提高。

　　2.2.3玉米秸秆颗粒燃料床层温度分布分析 玉米秸秆颗粒燃料的燃烧过程分为干燥、热解、燃烧和燃尽4个阶段。由图6可见，玉米秸秆颗粒燃料首先要经历干燥阶段，水分在床层温度在140℃左右时蒸发，整个床层的干燥时间为37min，占整个床层燃烧时间的68.5%，是决定玉米秸秆颗粒燃料燃烧时间长短的重要因素。在140℃附近没有出现平台区，从加热到水分蒸发的时间较短。在280℃等温线处，燃料内部的纤维素和半纤维素开始热解生成可燃气体。280℃等温线没有出现平台区，与140℃等温线间隔较小，说明玉米秸秆颗粒燃料干燥后快速升温热解，析出挥发分。由着火特性可知，玉米秸秆颗粒燃料在269℃时着火放热，此时热解吸收的热量要小于燃烧放出的热量，床层温度会以较高的速率持续升高，不会出现平台区。

　　由图6可知，在100和50mm处存在2个高温区，且温度达到1200~1400℃。由于上层燃料燃烧产生的热量随着火焰锋面向下传递至这2个区域时聚集热量较高，并且此时炉膛温度较高，向这2个区域辐射大量的热量，使2个区域热量比较集中，但由于高温加剧2个区域内的燃烧反应，消耗了大量的氧气。当火焰锋面在100mm处附近时，由于火焰锋面距炉排的距离较高，氧气扩散到该位置时阻力较大，扩散速率较慢，导致剧烈的燃烧反应无法持续，因此100mm处高温区存在时间较短。当火焰锋面到达50mm处附近时，氧气扩散的阻力较小，扩散速率加快，剧烈的燃烧反应能持续进行，此时高温区能够维持较长的时间，这与王大伟[20]和赵伟[21]的研究成果相近。

　　2.3过量空气系数对玉米秸秆颗粒燃料燃烧历程的影响

　　2.3.1一次风量对温度变化的影响 由图7可知，当Qao由30Nm³·h^-1增加至60Nm³·h^-1时，玉米秸秆颗粒燃料的燃烧时间由53min缩短至41min，燃料燃烧释放的热量逐渐提高，使燃料燃烧所达到的峰值温度由1056℃增加至1189℃。这是因为增大Qao使得扩散到燃料表面的氧气含量增大，加剧燃料与氧气间的氧化反应，释放更多的热量，加快燃料的燃烧速率。

　　当Qao进一步增大时，冷空气的大量进入加强了与床层间的对流换热作用，带走床层中大量的热量，使床层温度降低。由阿伦尼乌斯定律可知，温度的降低会使燃料与氧气间的氧化反应速率变缓，延长燃料的燃烧时间。因此，Qao由60Nm³·h^-1增加至70Nm³·h^-1后，玉米秸秆颗粒燃料的燃烧时间延长至43min，燃料燃烧达到的峰值温度降低至1147℃。

　　2.3.2一次风量对火焰向下传递速率影响分析 根据2.3.1分析可知，影响燃料燃烧状态主要有床层温度和氧气含量2个因素，因此玉米秸秆颗粒燃料燃烧状态将随着Qao的变化而变化，这种燃烧状态的变化可以用火焰向下传递速率表征。

　　不同Qao下，200~50mm火焰向下传递速率（Rf）如图8所示。当Qao≤50Nm³·h^-1（α≤1.163）时，随着Qao的增加，冷空气以对流形式带走一部分热量。而进入炉膛内的氧气较少，氧气接触燃料的物理时间要远小于燃料与氧气的化学反应时间，燃烧反应的速率较低，释放的热量较少，床层温度成为影响燃烧速率的主要因素，Rf随Qao的增加而降低，新燃料干燥、热解及着火时间均有所延长。当Qao>50Nm³·h^-1（α>1.163）时，氧含量的增加加快了燃烧反应的速率，释放的热量增加，加快下层燃料干燥、热解及燃烧速率，床层温度对燃烧的影响减弱，氧气接触燃料的物理时间远大于燃料与氧气的化学反应时间，氧气含量成为影响燃烧的主要因素，Rf随Qao的增加而增加，加快下层燃料燃烧，缩短燃料的着火时间[22-23]。

　　2.3.3不同燃烧区火焰向下传递速率变化分析 将燃料层分为3个燃烧区间，分别是上层燃烧区（200~150mm）、中层燃烧区（150~100mm）和下层燃烧区（100~50mm）。由图9可知，由于上层燃烧区在床层最上面，燃料刚被点燃，炉膛内的温度和氧气含量较低，且离炉排较高，床层阻力较大，氧气很难扩散到该区域。当Qao较小时，进入该区域的氧气较少，燃烧反应较弱，释放的热量较少，且冷空气的进入会降低该区域的温度。随着一次风量Qao的增加，会使更多热量被冷空气带走，因此Rf降低。但Qao的增加会让进入该区域的氧气增多，燃料与氧气之间的燃烧反应增强，释放较多热量，冷空气对床层温度的影响逐渐减弱。当进入该区域的氧气足够多（α>1.163）时，氧气含量主导火焰向下传递速率Rf。因此，随着Qao的增加，Rf逐渐增大。

　　中层燃烧区存在高温区，且冷空气扩散到该区域的阻力较大，对该区域温度的影响较小，随着Qao的增加，燃料燃烧产生更多的热量，Rf随之增加。当Qao≥40Nm³·h^-1时，Rf基本保持稳定，但存在一定的波动；当Qao>40Nm³·h^-1后，Qao的增加对燃料燃烧反应速率产生影响，使该区域内Rf在较小的范围内波动。

　　下层燃烧区离炉排的距离较近，床层阻力较小，冷空气更容易到达该区域。并且下层燃烧区存在高温区，燃烧反应剧烈，氧气消耗的速率较快。由表3可知，当Qao≤50Nm³·h^-1时，α较小，该区域内氧气含量较低。剧烈的燃烧反应消耗大量的氧气，燃烧反应速率较低，释放的热量较少，而冷空气的进入会带走该区域的热量。因此，随着Qao的增加，下层燃烧区内Rf会随之减小。但Qao持续增加会使该区域内的氧气浓度逐渐增加。当Qao>50Nm³·h^-1时，α急剧增加，充足的氧气能够维持剧烈的燃烧反应，此时Qao的增加会加快下层燃烧区的Rf。

　　2.4玉米秸秆颗粒燃料燃尽特性

　　灰渣中可燃物含量如表4所示，着火延迟时间（td）与灰渣中可燃物含量（ηa）变化曲线如图10所示。

　　由表4和图10可知，ηa随α的增加先减小后增大，并且与td的变化规律较为相似。当Qao≤50Nm³·h^-1时，ηa随Qao的增大而减小。这是因为进入燃尽阶段后，当α较小时，玉米秸秆颗粒燃料的td较短，焦炭有充足的时间与氧气反应，且燃料燃烧释放的热量要大于冷空气带走的热量，床层温度较高，燃烧反应较剧烈，有利于焦炭的燃尽。当α增大时，更多的氧气进入炉内与燃料中可燃物接触反应，使得燃料燃烧更加充分，因此ηa随α的增大而减小。

　　当Qao>50Nm³·h^-1时，td增加，焦炭与氧气反应时间被缩短。冷空气带走的热量要高于燃料燃烧释放的热量，床层温度降低，燃料中焦炭与氧气的反应速率降低，使更多的焦炭在燃尽之前来不及和氧气反应燃烧而残留于灰渣中。此时增大α会使床层温度进一步降低，不利于焦炭与氧气的反应，因此ηa随着α的增加而增大[24]。

　　3讨论

　　由于玉米秸秆颗粒燃料层燃特性受到火焰锋面温度和氧气含量的影响，燃烧过程中过量空气系数的改变会影响其层燃特性，进而影响燃料的燃烧效率。本研究针对黑龙江省玉米主产区生产的玉米秸秆颗粒燃料，基于固定床试验研究不同过量空气系数（α）对玉米秸秆颗粒燃料层燃特性的影响。

　　玉米秸秆颗粒燃料着火主要是由燃烧室上方高温辐射到料层表面，燃料表面温度上升，使燃料中水分和挥发分析出，过程中燃料主要是吸收聚集热量。当料层表面温度和氧气含量均达到着火条件时，燃料层表面的挥发分开始着火放热，并出现火焰，而整个吸热过程为燃料的着火延迟时间（td），其影响因素主要与燃烧室内温度及燃料颗粒大小有关。当燃料为均匀颗粒且燃烧室内没有外加热源时，燃烧室内温度与一次风量（Qao）的大小有关。随Qao增大，进入炉膛内的氧气量增加，单位面积内燃料可以和更多的氧气接触，并使挥发分和氧气混合更加均匀，燃料在相同的辐射换热的条件下能够快速着火燃烧。与此同时，Qao的增大会加强床层和冷空气间的对流换热，床层温度降低，影响燃料升温，使得燃料干燥和挥发分析出时间滞后，延长td。当床层散失的热量大于床层聚集的热量时，燃料可能无法着火，所以td随Qao的增加呈现先减小后增大的趋势，并且当Qao=50Nm³·h^-1（α=1.163）时，td为3.34min，着火延迟时间最短。

　　由于玉米秸秆颗粒燃料中存在挥发分和焦炭2种可燃成分，且其燃烧特性存在差异，可将玉米秸秆颗粒燃料燃烧过程分为挥发分燃烧、焦炭燃烧及燃尽3个阶段，其中挥发分燃烧阶段和焦炭燃烧阶段为燃料的主燃烧阶段。挥发分作为气体可燃物，燃烧速率较快，而经过干燥的燃料表面空隙增多，吸热能力增强，燃料在有机质受热分解，在短时间内析出大量的挥发分并快速燃烧，因此在挥发分析出阶段，床层温度快速升高。焦炭燃烧时，由于其燃烧较为稳定，且燃烧速率相对缓慢，使得焦炭燃烧阶段床层温度的上升相对平稳，不会产生较大的波动。但由于焦炭燃烧时会在燃料外部产生致密的灰壳，阻碍氧气向燃料内部扩散，在焦炭燃烧末期（37min后）受到灰壳阻力的影响，床层温度会产生波动，无法持续平稳地上升。

　　在燃料燃烧的过程中，由于上层燃料燃烧所产生的热量会随着火焰锋面向下传递，使新燃料着火时周围温度较高，挥发分燃烧的速率加快，且较高的温度使焦炭更容易着火。随着燃料的燃烧，沿着新燃料方向上的温度梯度越来越大，加强燃料间的传热，使得沿新燃料方向上燃烧速率加快，加之越靠近炉排处氧气向火焰锋面扩散的阻力越小，较高的温度削弱了冷空气对床层温度的影响，而氧气含量的增加强化了氧气与燃料之间的燃烧反应，释放出更多热量，加快燃烧反应速率。因此当火焰锋面下行至T1处时，与其他测点相比T1处火焰锋面的峰值温度最高，燃烧速率最大，进入燃尽阶段的时间最短。

　　当燃料特性不变时，燃料燃烧过程中火焰向下传递速率（Rf）主要与α有关。α增加，一方面可以加强氧气向火焰锋面的扩散速率，强化燃料的燃烧，使火焰锋面向下移动的速率加快，Rf增大；另一方面，冷空气大量的进入会降低火焰锋面的温度，弱化燃料的燃烧，使火焰锋面向下移动的速率减慢，Rf减小。因此，当Qao≤50Nm³·h^-1（α≤1.163）时，炉膛内氧气含量较低，燃料与氧气间的燃烧反应速率较缓慢，燃料燃烧释放热量较低，火焰锋面的升温速率较慢，此时床层温度成为影响燃料燃烧速率的主要因素，Rf随α的增大而降低；当Qao>50Nm³·h^-1（α>1.163）时，随着α的增加，炉膛内氧气含量逐渐增大，使燃料与氧气间的燃烧反应速率不断增强，此时燃烧反应的速率很大，燃料燃烧释放热量大于床层散失的热量，火焰锋面的温度受冷空气的影响逐渐减小，而α的增大将增加炉膛内氧气的含量，氧气含量成为影响燃料燃烧的主要因素，加快燃料的燃烧速率，Rf随着α的增大而增大。

　　进入燃尽阶段，由于燃料中的可燃物含量较少，灰壳较厚，可燃物与氧气间燃烧反应强度减弱，降低燃料燃烧时释放出的热量，同时冷空气与床层间的对流换热带走床层中一部分热量。此时，可燃物燃烧释放的热量要小于冷空气对流换热从床层中带走的热量，床层温度开始下降，当温度下降到600℃左右时，燃料中可燃物基本完全燃烧，燃烧过程结束，此时灰渣中会残存一些未燃尽的可燃物。本研究表明，灰渣中可燃物含量（ηa）随α变化规律与td的变化规律相似，这是由于当α较小时，玉米秸秆颗粒燃料的td较短，燃料中可燃物有充足的时间与氧气反应，并且当α较低时，床层温度下降的速率较慢，燃料经过燃尽阶段的时间较长，有利于燃料中可燃物的充分燃烧。随着α的逐渐增大，更多的氧气进入炉膛内与燃料中可燃物接触反应释放更多的热量，延长燃料燃尽时间，使得ηa逐渐减小。但当α较大（α>1.163）时，td增加，燃料中可燃物与氧气反应时间被缩短，并且随着α的增大，冷空气换热效率提高，床层温度下降较快，使得燃料中可燃物与氧气的反应速率降低，燃尽阶段持续的时间较短，更多的可燃物在燃尽之前来不及燃烧而残留于灰渣中。此时增大α会使td进一步升高而缩短燃尽时间，更多未燃尽的可燃物残留在灰渣中，使ηa逐渐增大。

　　在本研究中，依据燃烧试验，综合玉米秸秆颗粒燃料的着火特性、燃烧特性和燃尽特性的结果可知，当α=1.163（Qao为50Nm³·h^-1）时，td为3.34min，燃烧温度较高且燃烧时间较短，燃烧后ηa为0.71%，层燃特性较为理想。