能源和与之密切相关的环境问题已成为全球关注的热点。由于煤炭、石油和天然气等化石燃料的不可再生性及附带的环境污染与生物质能源的可再生性及其清洁环保的特点形成了鲜明的对比,促使生物质能已成为未来可持续能源的重要组成部分,在全球能源结构中占有比重越来越大。因此,基于生物质能的可再生能源技术的研究、开发和利用已成为国内外的热门研究课题,并有广阔的发展前景和应用价值。燃料木粉是木基生物质颗粒、生物油以及木材气化等工农业生产中重要的原材料,是木基生物质质能利用的一种重要形式,但目前国内还没有对粒度均匀、形状规则的燃料木粉进行过系统的研究。虽然国内外对燃料木粉的加工已经有了一些研究报道和成果,但是针对燃料木粉及其粉碎装备的设计理论方面的研究还非常缺乏。因此,迫切需要开展这方面的研究,这对加快燃料木粉加工技术的发展具有重要的促进作用。本文结合了我国能源经济发展现状及木基生物质的特点,在分析和研究了木材学、木基材料学、木材力学和木材工艺学的基础上,结合复合材料力学和韧性各向异性力学相关理论,通过对传统燃料木粉加工方法和能耗的分析研究,将木材细胞学、高速加工理论、图像处理、计算机仿真技术等现代设计方法和手段运用到了燃料木粉的加工上。分析了木基材料的细胞结构和木基材料的力学特性,对木基原料粉碎加工成符合粒度要求的燃料木粉的木基细胞和相关力学特性进行了研究,并结合国内外木材加工、木粉原料制备等方面最新技术及各种木基材料的细胞和木纤维的结构,设计了一种高速燃料木粉粉碎机。该机取代了传统粉碎机直接进料的方式,具有生产的燃料木粉的效率较高、产生的污染较小、投资较少等优点,弥补了传统燃料木粉加工方法中杂质多、纤维质量差、木粉的目数不均匀等缺点,开创出一种新的燃料木粉生产方式。对粉碎过程中的燃料木粉颗粒的受力状态进行了研究,运用图像理论对得到的燃料木粉进行了宏观特征检测与显微视频检测,利用图像分割与清晰化等方法对木粉样本显微照片进行了分析和研究,得到了燃料木粉的理想图像,并对处理结果进行了标定；建立了各类目数木粉的数学模型。同时用激光粒度仪对获得的燃料木粉进行木粉粒度和体积百分率的统计,发现木粉粒度已经达到了200-300目,能够满足燃料木粉的粒度要求。在论文的最后提出了用于燃料木粉的加工理论,这为我国木粉形成技术的开发和应用提供了理论依据。