技术
对于生物质常温（冷压）成型工艺来说，DBBF黏结机理又可以分为两大类[32]：一类是无固（液）体桥黏结；二类是固（液）体桥黏结。倘若原料颗粒之间的位于0～0.1µm，范德华力和静电力等分子间作用力将作为分子间牢固黏接的主导存在；当颗粒尺寸或者距离增大，短程力的有效性显著降低，依据RUMPF[33]研究：固（液）体颗粒桥接或者架桥是颗粒内部黏结的重要方式之一，由于高压和高温的作用，固体桥可从一个粒子到另一个一个粒子的接触点间扩散形成[如图2(a)]。固（液）体桥在一些发生黏结剂硬化的粒子中形成，主要在冷却和干燥过程中形成，在挤压过程中，纤维素、扁平大颗粒、较大颗粒可嵌合或者折叠，从而形成嵌合联接[如图2(b)]，机械嵌合可抵制抗压缩后的弹性回复造成的断裂力。
在生物质常温（冷压）成型过程中，添加理想的黏结剂应具备的特点有：能均匀浸润生物质颗粒表面，且具有良好的黏结性；较低的无机成分含量；高耐磨性和热稳定性；具有一定的防潮、防湿功效；原料来源广泛，环境友好，且廉价易得。为了兼顾以上特点生产出性能更加优异的生物质固化燃料，往往会选用由两种或者两种以上的黏结剂组成的复合黏结剂。对于黏结剂来说，其主要功效是提高DBBF的机械强度，机械强度的提高对DBBF在生产、运输、储存方面均有及其重要的作用。根据肖雷[35]关于生物质型煤的研究指出：DBBF黏结剂的种类和用量对于DBBF的机械强度有很大的影响（如图3），一味地提高黏结剂含量并不总是能提升DBBF的机械强度，所以恰当地选择黏结剂种类和添加含量对于提升DBBF的机械强度有重要意义。
1.3炭化成型工艺黏合剂的研发及机理研究现状
生物质炭化成型工艺是指将生物质进行炭化，至粉状后添加一定的黏结剂并挤压至一定形状[36]。生物质在炭化的过程中纤维素遭到破坏，生物质高分子组分裂解为炭，所以粉体成型主要依靠黏结剂，且其成型机理类似于常温（冷压）成型工艺。从热力学观点来看，炭粒成型过程是体系熵减小的非自发过程，必须有外界做功才能促使炭粒成型。从表面化学观点来看，体系表面能在炭粒破碎的过程中不断增大，而黏结剂在炭粒成型中的作用正是图3高岭土对于DBBF的机械强度的影响[35]分子充分润湿颗粒表面，降低体系的表面能[37-38]。
TAYLOR[39]认为炭粒成型存在挤压阶段和松弛阶段。挤压阶段，黏结剂在炭粒表面分布并逐步进入颗粒之间狭窄的空隙，在一定温度和压力的作用下，形成许多连接周围例子表面的黏结剂液桥（liquid bridge）。在松弛阶段，颗粒与黏结剂之间的距离扩大，部分黏结剂退回原位置，但此时仍有部分黏结剂液桥连接。徐振刚等[40]针对无机黏结剂和有机黏结剂对于炭粒的黏结效果分别作了研究，发现两者在炭粒黏结中的作用机理有所不同：无机黏结剂对于炭粒成型的黏结作用主要依靠的是毛细管力、离子键力；而有机黏结剂对于炭粒的黏结机理主要依靠的是相似相溶原理，炭粒对于黏结剂有较强的亲和力，即在极性分子基团之间形成共价键和氢键，非极性电子基团之间形成色散力。
黏结剂的添加不仅减少了物料颗粒对成型设备的磨损，而且对于燃料加工性能和设备功率损耗均有所改善，但是，成型制品在运输和存储的过程中易开裂是生物质炭化成型工艺目前面临的主要问题[41]。鉴于此，开发和选择合适的黏结剂对于发展和改善生物质炭化成型工艺有重要作用。近年来，很多学者已经通过研究黏结剂的种类、用量、炭粉粒度及成型工艺对炭成型块性能的影响，研究开发出种类繁多的生物质炭化成型燃料的黏结剂，总体看主要由无机黏结剂、有机黏结剂和复合类黏结剂三种组成。无机类黏结剂虽可以提高DBBF的机械强度，但是添加过多的无机类黏结剂会减低燃料中的碳含量，降低DBBF的燃烧性能[42]。有机类黏结剂虽然在添加后的燃料机械强度相比前者有所降低，但是其与燃料表现出较好的亲和力，且能够均匀的分布在生物质粉体表面，环保是生物质碳的主要特点之一，所以在黏结剂选取上也应遵循这一标准[43]，目前常用的生物炭化成型黏结剂（例如木质素黏结剂、淀粉黏结剂、植物蛋白黏结剂等）都是环保可再生的黏结剂，并且价格低廉来源广泛，但是淀粉黏结剂生物质炭成品热稳定性及机械强度较差，且回溯性较高[44]。
所以黏结剂的种类选择与用量决定了生物质成型炭的性能，至今很多研究者都将对生物质炭的研究重心放在了黏结剂的研究开发与改性上（表1所示）。从表1可以看出，生物质炭化成型的黏结剂种类繁多，且原料以木炭粉居多，而冷压成型的黏结剂虽然在冷杉树皮和锯末中也有应用，但是主要针对是以玉米秸秆和水葫芦为主的草本类生物质成型原料。
2 DBBF燃烧防腐与降沉添加剂及机理研究现状
通过调研近十年国外SCI和国内EI类文献中生物质锅炉受热面沉积和腐蚀的研究，发现生物质本身过高的碱金属尤其是K和无机非金属元素Cl形成的KCl[71]是导致生物质锅炉积灰结焦腐蚀的主要原因。
氯元素是生物质燃烧过程中引起腐蚀的主要元素，主要有碱金属氯化物、HCl和CI2对金属的腐蚀[72]。碱金属氯化物腐蚀是指气相或者沉积在积灰中的碱金属氯化物会与金属氧化膜发生反应，不仅会破坏金属氧化膜，而且生成的氯气也能与金属反应造成腐蚀。HCl腐蚀中，HCl为金属离开金属基体向外迁移提供了动力，Cl元素在腐蚀过程中几乎未见消耗，类似于催化剂的作用[73]，即为活性氧化腐蚀，其腐蚀过程可以如图4(a)～(d)所示。如图4(e)所示，生物质燃烧过程中碱金属及其氯化物也会与金属和金属氧化物反应，造成沉积和腐蚀[74]。
