隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及燃燒理論、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展，一種新型的方法一燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬逐漸發(fā)展起來(lái)的，它是以計(jì)算機(jī)為橋梁，把燃燒理論，試驗(yàn)和燃燒設(shè)備研制三者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，對(duì)燃燒學(xué)的發(fā)展具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義，發(fā)展歷程有30多年時(shí)間。
    燃料在鍋爐內(nèi)的燃燒是一個(gè)包含湍流流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)及湍流燃燒等的非常復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法周期長(zhǎng)，耗資巨大，且很難得到全面、滿(mǎn)意的數(shù)據(jù)。在這種情況下，各國(guó)能源動(dòng)力領(lǐng)域的研究者們紛紛把目光轉(zhuǎn)移到以CFD為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬技術(shù)，此技術(shù)日益成為研究鍋爐爐內(nèi)燃燒過(guò)程的重要手段。它能對(duì)所設(shè)計(jì)的鍋爐進(jìn)行特性分析和變工況分析，以改善爐內(nèi)的空氣動(dòng)力學(xué)特性和燃料的燃燒狀況，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，隨著對(duì)鍋爐運(yùn)行狀況和環(huán)保等方面的要求的不斷提高，燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬將越來(lái)越重要。1980年以后，一些發(fā)達(dá)國(guó)家嘗試燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬的研究，并逐漸將目光投向了工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際的數(shù)值計(jì)算中，其中主要開(kāi)展了對(duì)大型煤粉鍋爐、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等實(shí)際問(wèn)題的研究，得出了一些有價(jià)值的物理參數(shù)（如速度、溫度和組分濃度）的分布及其變化，用這樣的新方法克服了傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法所帶來(lái)的不便，直接測(cè)出裝置的燃燒性能的好壞，這些研究工作和成果極大地促進(jìn)了燃燒學(xué)的發(fā)展，也加快了燃燒過(guò)程數(shù)值計(jì)算的發(fā)展，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
    國(guó)外研究者已對(duì)生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，Zhou H對(duì)固定床秸稈燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬，其重點(diǎn)是研究NO的生成和減少的原因；Kaer SK對(duì)33MW秸稈爐排鍋爐建立了單獨(dú)的床層數(shù)學(xué)模型和采用商業(yè)軟件CFX進(jìn)行數(shù)值模擬，認(rèn)為爐內(nèi)混合不好會(huì)導(dǎo)致飛灰含碳量的增加；Vander Lans采用二維模型對(duì)假定為穩(wěn)定狀態(tài)的移動(dòng)床上秸稈燃燒進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，但只適用于固定床；Yang采用FLIC和Fluent軟件，對(duì)38MW的秸稈鍋爐燃燒和發(fā)電廠(chǎng)的運(yùn)行條件進(jìn)行了數(shù)值模擬，主要針對(duì)燃燒的時(shí)間、鍋爐內(nèi)溫度、煙氣排放(包括NOx)、飛灰含碳量和整體燃燒效率。在國(guó)內(nèi)，華南理工大學(xué)余昭勝對(duì)200t/d的生物質(zhì)直燃爐排鍋爐燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬，天津大學(xué)選用fluent軟件對(duì)生物質(zhì)成型燃料在民用生物質(zhì)爐中燃燒進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬，得到了生物質(zhì)成型燃料在不同燃燒階段的溫度場(chǎng)和組分濃度場(chǎng)，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比的結(jié)果顯示——模擬值與實(shí)驗(yàn)值雖存在一定誤差，但基本變化趨勢(shì)一致，從而說(shuō)明了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
    另一方面，國(guó)內(nèi)對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉燃燒的數(shù)值模擬做了大量工作，并得出了一套比較完善的模擬煤粉顆粒燃燒的數(shù)學(xué)方法。而煤粉顆粒的組分較為簡(jiǎn)單，其主要成分是炭顆粒，剩余一些含量較少的揮發(fā)分，且揮發(fā)分成分也較為單一穩(wěn)定，因此煤粉的燃燒數(shù)學(xué)模型比較簡(jiǎn)單。但還未見(jiàn)對(duì)用生物質(zhì)成型燃料取代煤粉作為回轉(zhuǎn)窯燃料的相關(guān)報(bào)道。
    而生物質(zhì)的成分是木質(zhì)素和纖維素，像木質(zhì)素和纖維素這樣的碳水化合物熱解非常復(fù)雜，導(dǎo)致生物質(zhì)顆粒熱分解析出的揮發(fā)分的組分比煤粉復(fù)雜，而且生物質(zhì)的揮發(fā)分的組分和揮發(fā)速率隨溫度及生物質(zhì)的種類(lèi)而改變。吉林大學(xué)對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料燃燒數(shù)值模擬中嘗試用煤粉燃燒模型進(jìn)行生物質(zhì)燃料燃燒模擬，發(fā)現(xiàn)溫度場(chǎng)模擬分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果是一致的。本文在一些合理的假設(shè)下使用煤粉燃燒模型來(lái)模擬生物質(zhì)燃料的燃燒。