生物質壓縮成型技術是將秸稈、稻殼、鋸末和木屑等生物質廢棄物，用機械加壓的方法，壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料及燃燒技術，并研制了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備；日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術處理木材廢棄物，1954年研制成棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備；70年代后期，西歐許多國家也開始重視壓縮成型技術及燃燒技術的研究，各國先后有了各類成型機及配套的燃燒設備；20世紀80年代亞洲除日本外，泰國、印度、菲律賓、韓國、馬來西亞已建了不少固化、碳化專業生產廠，并已研制出相關的燃燒設備。到20世紀90年代日本、美國及歐洲一些國家生物質成型燃料燃燒設備已經定型，并形成了產業化，在加熱、供暖、干燥、發電等領域已普遍推廣應用。
從20世紀80年代中國引進螺旋推進式秸稈成型機至今，中國生物質壓縮成型技術的研究開發已有20多年的歷史。但是，相應的專用生物質成型燃料燃燒設備的研制還很少。在中國，生物質成型燃料作為一種新的燃料，其燃燒特性的理論研究還處于初級階段，對燃用生物質成型燃料的專用燃燒設備的研制開發亦剛剛起步。河南農業大學設計并制造出I型生物質成型燃料鍋，但存在著爐膛溫度高、排煙溫度高、熱損失大等問題。作者根據生物質成型燃料的燃燒特性和燃燒機理，在I型生物質成型燃料鍋爐的基礎上設計出II型生物質成型燃料鍋爐，為把生物質專用燃燒設備推向市場，實現其商品化生產找到了一條合理的途徑，解決了I型生物質成型燃料鍋爐存在的爐膛溫度高、排煙溫度高、熱損失大等問題。
1、Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐存在的問題
1.1Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐的結構布置
Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐采用雙層爐排的下吸式燃燒結構，即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排。雙層爐排的上爐門常開，作為投燃料與供應空氣之用；中爐門用于調整下爐排上燃料的燃燒和清除灰渣，僅在點火及清渣時打開：下爐門用于排灰及供給少量空氣，正常運行時微開，開度視下爐排上的燃燒情況而定。其結構布置如圖1所示，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1 2 Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐存在的問題
1.2 1 Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐爐膛溫度高、散熱損失大
Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐的輻射受熱面即是水冷排的表面，其結構布置如圖1所示，該輻射受熱面積偏小，導致輻射換熱不充分，使得爐膛溫度過高，特別是上爐膛，致使上爐門附近爐墻墻體過熱，增加了鍋爐的散熱損失。
1.2 2 Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐排煙溫度高、排煙熱損失大
Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐的對流受熱面分為兩個部分（如圖1所示），降塵對流受熱面和降溫受熱面，兩個對流受熱面均置于水箱內，水容量小，當煙氣與水箱中的水換熱不均時，會出現熱水部分沸騰現象，增加了鍋爐運行的不穩定因素，其設計布置不夠合理，煙道長度偏短，煙氣與鍋爐水箱里的水換熱不夠充分，使得排煙溫度過高，增加了鍋爐的排煙熱損失。
2、Ⅱ型生物質成型燃料鍋爐的優點及設計依據
2.1 II型生物質成型燃料鍋爐的優點
在Ⅰ型生物質成型燃料鍋爐的基礎上，II型生物質成型燃料鍋爐通過對鍋爐的結構布置、輻射受熱面及對流受熱面等方面的改進設計，使鍋爐的設計更加合理，輻射換熱和對流換熱更加充分，并由II型與I型生物質成型燃料鍋爐對比試驗結果可以看出，II型生物質成型燃料鍋爐熱效率更高，同時較好的解決了I型生物質成型燃料鍋爐存在的爐膛溫度高、排煙溫度高、熱損失大等問題。
2.2 II型生物質成型燃料鍋爐的設計依據
2.2.1 生物質成型燃料的燃燒過程
生物質成型燃料燃燒屬于靜態滲透式擴散燃燒，從著火后開始其燃燒過程如下1）生物質成型燃料表面可燃揮發物燃燒，進行可燃氣體和氧氣的放熱化學反應，形成火焰；2）除生物質成型燃料表面可燃揮發物燃燒外，成型燃料表層部分的碳處于過渡燃燒區，形成較長火焰；3）生物質成型燃料表面仍有較少的揮發分燃燒，燃燒向成型燃料更深層滲透。焦碳的擴散燃燒，燃燒產物CO2、CO及其他氣體向外擴散，CO不斷與02結合成CO2，成型燃料表層生成薄灰殼，外層包圍著火焰；4)生物質成型燃料燃燒進一步向更深層發展，在層內主要進行碳燃燒（即C+02+CO），在其表面進行一氧化碳的燃燒（即CO+02→CO2），形成比較厚的灰殼，由于生物質的燃盡和熱膨脹，灰層中呈現微組織或空隙通道甚至裂縫，較少的短火焰包圍著成型塊；5）燃燼殼不斷加厚，可燃物基本燃盡，在沒有強烈干擾的情況下，形成整體的灰球，灰球表面幾乎看不出火焰，灰球變暗紅色，至此完成整個燃燒過程。
3、Ⅱ型生物質成型燃料鍋爐的設計
3.1II型生物質成型燃料鍋爐的結構布置
實踐證明I型生物質成型燃料鍋爐所采用的下吸式的燃燒方式，實現了秸稈成型燃料的分步燃燒，緩解秸稈燃燒速度，達到燃燒需氧與供氧的匹配，使秸稈成型燃料穩定持續完全燃燒，起到了消煙除塵作用。因此，改進設計的II型生物質成型燃料鍋爐同樣采取下吸式燃燒的形式。保留兩個爐門，上爐門仍常開，作為投燃料與供應空氣之用：把I型的中爐門與下爐門合二為一，用于清除灰渣及供給少量空氣，正常運行時微開，在清渣時打開。這樣既保留了I型的全部功能，又減少了由于爐門多而造成的散熱損失。水冷爐排將爐膛空間分為上爐膛和下爐膛兩部分，上爐膛又相當于風室，下爐膛后墻上設有煙氣出口，煙氣出口不宜過高，以免煙氣短路，影響可燃氣體的燃燒和火焰充滿爐膛，但也不宜過低，以保證下爐排有必要的灰渣層厚度(100～200 mm)。
II型生物質成型燃料鍋爐由上爐門、下爐門、水冷爐排、輻射受熱面、風室、下爐膛、降塵室、對流受熱面、排汽管、煙道、引風機、煙囪等部分組成，其結構布置如圖2所示。其工作過程為：一定粒徑秸稈成型燃料經上爐門加在爐排上下吸式燃燒，水冷爐排漏下的秸稈屑和灰渣到下爐膛底部繼續燃燒并燃盡。秸稈成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入下爐膛進行燃燒，并與爐膛底部的燃料產生的煙氣一起，經出煙口流向后面的對流受熱面。
