生物质能是一种可再生能源,燃烧是直接利用生物质能源的有效途径。寻找一种燃烧设备对生物质能进行充分的利用,对有效解决当今的能源、环境问题至关重要。本文对生物质燃料的燃烧反应动力学和粮食烘干热风炉结构进行实验研究。通过对生物质三组分及生物质成型颗粒进行TGDTG试验研究,通过工业分析手段了解实验样品的基本特性。通过同步热分析仪和改进工业分析仪分别对生物质三组分和生物质成型颗粒进行燃烧动力学研究。基于热重分析法,对生物质三组分纤维素、木聚糖、木质素及成型秸秆的燃烧特性及化学反应动力学进行实验研究,结果表明：成型秸秆的燃烧特性是生物质三组分共同作用的结果,其中纤维素和木聚糖燃烧失重都集中在挥发分析出和焦炭燃烧阶段,木质素在本次实验的温度范围内(<1400℃)持续失重,高于900℃的温度情况下仍有2个明显的失重峰,成型秸秆具有很好的综合燃烧性能。在270～360℃的燃烧区间内,由实验数据曲线拟合得到拟合方程,求解出活化能E,指前因子A,结果显示生物质三组分和成型秸秆均遵循一级动力学规律。在高温燃烧区间内,木质素在900～960℃的温度区间内遵循三级动力学规律,在1130～1200℃的温度区间内遵循四级动力学规律。研究结果可以有助于掌握不同生物质整体热解或燃烧过程的反应本质。基于等温热重分析技术,采用化学动力学法拟合燃烧过程中质量损失率与时间的单方程模型,对不同燃烧温度与成型密度下柱状玉米秸秆成型颗粒的快速燃烧特性进行了研究,结果表明：玉米秸秆成型颗粒在600℃下成型密度越大,燃尽时间越长,到达DTG(Differential thermal gravity,热失重速率)曲线峰值时间越长；相同密度的成型颗粒,随温度的升高,燃尽时间缩短,DTG峰值高度越高,到达峰值的时间越短；在本次实验变量控制范围内,结果都表明成型密度和外部环境温度对燃尽率无明显作用；通过动力学计算得到玉米秸秆成型颗粒的反应级数为0.5～0.7之间。由实验数据曲线拟合得到拟合方程,求解出活化能E,指前因子A。研究结果可为玉米秸秆成型颗粒燃烧热风炉的设计与优化提供基础数据。通过对现有粮食烘干热风炉的结构分析,分析出现的问题并进行粗略的流场模拟,提出一种高效率,燃料适应性广,污染物排放低的热风炉优化设计方案,并对优化设计前后的热风炉进行了燃料适应性测试,污染物排放测试及其性能测试,测试结果显示优化设计后的热风炉热效率得到明显的提升,对生物质燃烧的适应性较好,并在性能测试中发现了一些问题,为以后继续优化提供了数据支撑。