所谓生物质，广义上指一切可以生长并有生命的有机物，狭义上是指生物通过光合作用，将 和 以化学能的形式贮存在生物体内，这类有机物资源被统称为生物质[1]。以来源作为分类指标可分为初生生物质（如活体及器官等）、次生生物质（如加工剩余物等）和衍生生物质（如城市有机废物等）；以物态作为分类指标可分为浆体（如黑液、醪液、含盐废油等）、膏体（如有机滤泥、市政污泥等）和散体（如草、木、渣等）。生物质具有可再生、可储存性与替代性、储量大、碳平衡等特征[2]。以稻壳为例，作为稻谷加工的主要副产品之一，其产量巨大，是一种典型的生物质资源。据统计，中国每年稻壳产量约4000万吨,稻壳热值约15 ,即2吨稻壳相当于1吨标准煤[3]。因此，生物质资源代表着可再生、低成本、来源广、能量巨大。生物质是一种可固定碳的可再生资源，来源广、总量大，对其进行合理的开发和利用，无论在经济效益上还是社会效益上都具有极其重大的意义。

绝大多数生物质均由纤维素、半纤维素和木质素组成。我国是农业大国，木质纤维素类生物质是资源最为丰富的生物质资源，其能源利用的瓶颈在于如何大幅度降低收集和预处理成本。所谓木质纤维素生物质主要包括除了植物的果实部分之外的农作物、树木、草类等。在各种可再生能源中，木质纤维素生物质是绿色植物通过叶绿素，利用光能将自然界中的水和二氧化碳转化为合成有机物质，同时把太阳能转化为化学能并将其储存在生物质内部。现有的木质纤维素类生物质预处理分为三种类型：机械加工处理、加热处理、化学药剂处理等。三种途径中，热处理具有成本优势和环保优势。根据热处理温度的不同又有很多技术路径。其中，烘焙是一种常用的生物质热处理技术路径。所谓烘焙是一种常压、无氧的情况下，在 230℃ ～300℃ 内的慢速热解过程,烘焙后生物质疏水性增强，能量密度提高，O/C比降低，可磨性和燃料特性得到很大改善，易于储存和运输[4]。本文以木质纤维类生物质为研究对象，设计了一种热处理固定床系统，用于各种木质纤维素类生物质的热处理。同时利用超声波测量技术对于固定床中经常出现的起拱现象进行了在线诊断研究。最后，以稻壳为例对一种常见的木质纤维素类生物质利用的技术路径——生物质燃料固体成型进行了验证性的实验研究。

1. 2  国内外研究现状

1.2.1  国内烘焙热处理研究现状

1.2.2  国外烘焙热处理研究现状

2  生物质热处理应用——生物质燃料热压成型

2．1  研究现状及意义

生物质尤其是农作物类生物质具有结构疏松、分布分散、收集和运输困难、能量密度较低以及直接使用较困难等特点[21]。为了克服这一系列困难，常常将农作物类生物质挤压成型制成质地致密、形状规则的便于输送和使用的成型燃料。其工艺流程大致为收集（打捆） 储存 粉碎 升温预压 成型 储存。其中在室温（相对于热态也可称为冷态）条件下的成型—打捆，采用打捆机进行生物质收集其打捆密度在150 -250 ，更高密度的打捆机仍在研发。论文网

目前，我国生物质成型机主要有平模、环模、活塞和螺旋式四大类。对于木质纤维素类生物质的燃料成型，直接采用机械挤压不仅功耗大，对于承压部件的磨损也较大，为了得到更高密度的生物质成型燃料，常常对其进行热处理，使木质素发生软化甚至熔融。木质素是一种天然的粘合剂，从而使成型更为容易。以上几种成型机中，平模、环模和活塞式主要靠摩擦产生的热量来软化木质素，属于常温成型工艺；螺旋式挤压机主要靠外部热源加热维持成型温度，属于热压成型工艺[22]。生物质成型机械的最大问题是模具和相关成型机械的磨损问题，靠摩擦热维持成型温度的机械功耗和磨损较大。