北方地区采用生物质供暖模式可有效限制温室气体的排放,低廉的秸秆压块燃料成为农村分散式供热的最佳选择。但现有的压块燃料炉存在自动化程度低、污染物排放高等问题,不符合清洁取暖的发展战略。针对这一实际问题,本文围绕秸秆压块燃料燃烧特性、压块供暖装备设计研发、供热示范评估等方面开展工作。本文首先利用工业分析、热重分析等方法,对压块燃料进行组分分析、燃烧特性及动力学特性分析。压块燃料具有高挥发分、高灰分的特点,组织其燃烧时采用多级或梯级配风、控制炉膛温度等措施有助于燃料的充分燃烧,消除灰层结焦的风险。空气氛围下生物质的热解燃烧阶段包括挥发分热解、挥发分燃烧、焦炭燃烧三个反应进程,分别与浓度梯度反应、化学动力学反应、表面固相反应机理相关,在炉内组织挥发分与焦炭分区燃烧,有助于秸秆压块的完全燃烧。生物质整体燃烧反应的持续时间在15～22 min左右,向生物质炉内连续稳定输送燃料最为关键。基于秸秆压块燃料的物理性质、燃烧特性,研发了一台具有自动送料机的生物质供暖装备,并对其进行热工性能与污染物排放测试。送料机的燃料输送量为2.57～4.12 kg/h,其双链板结构、时间控制系统等结构可实现连续十小时、稳定、小流量输送燃料,满足了农户夜间连续供暖需求。供暖炉的双燃烧室结构实现了生物质的分区燃烧,水冷燃烧室对燃料层有良好的冷却作用;自动炉排系统有助于减少人工除灰操作、夜间供暖稳定性;降尘滤网+活性炭、鼓风+引风+烟气循环配风等结构,有助于燃料充分燃烧、降低大气污染物的排放。性能测试结果表明,供暖装备的额定热功率为7.95 k W,热效率为71.2%,耗电量为3.83 k W·h/天;最佳燃烧工况下,粉尘、CO、NOx排放浓度分别为35.78 mg/m~3、0.104%、191.1 mg/m~3,符合国家标准规定的排放限值,锅炉结构设计合理。最后,在农村地区进行生物质供暖装备的供热示范,并基于温湿度、PMV、经济性等指标,对室内热湿环境与供暖经济性进行评估。生物质供暖方式下的室内平均温度比燃煤供暖高3～4℃,室内最低温度在14℃以上;室内PMV指标在-0.5～0.5之间的累积概率为72.8～93.5%,室内热舒适性较好。相较于燃煤供热方案,生物质供热方案可以节省24.4～46.6%的年成本,通过政府一次性补贴购置热源设备,可以实现更低的年成本。本文研究结果对于农村地区生物质清洁供暖工程的实施具有一定的指导意义。