随着经济的高速发展,能源的消费量持续增加、储备量不断下降、环境污染等问题变得日益严峻。生物质能作为一种可再生清洁能源,如何提高低热值生物质燃料的利用率显得尤为重要。开展生物质燃料特性及其掺烧性能的研究对节能环保具有重要意义。本文对生物质与煤在不同混合比例下的燃烧性能进行数值模拟研究,并采用密度泛函理论方法对生物质的热解特性进行分析。首先,针对130 t/h循环流化床锅炉建立了合理的几何模型和Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、DPM离散相模型、动力/扩散焦炭燃烧模型、双竞争挥发分析出模型等数学模型,并对计算域进行网格划分及考核,确定28.48万个网格数量可以满足计算要求。对设计燃料在炉膛内的燃烧性能进行数值模拟研究,分析热态燃烧下的流场、温度场、烟气组分场和污染物排放规律。炉膛出口截面SO₂和NO平均浓度与设计值的误差分别为8.82%和9.5%,计算误差均在10%以内,验证了所选模型的合理性。其次,对玉米秸秆、小麦秸秆、木屑与煤在不同掺混比例下的燃烧性能进行数值模拟研究。发现随着混合燃料掺烧比的增大炉内热值逐渐降低,但环保性能提高,相同掺烧比例的混合燃料为木屑与煤掺烧时的污染物SO₂排放量降幅高达7.61%。与燃烧纯煤相比掺烧15%的玉米秸秆、小麦秸秆和木屑SO₂排放可以分别降低8.3%、3.58%、9.42%,NO排放分别降低1.07%、1.99%、2.1%。最后,基于密度泛函理论（DFT）构建了生物质热解特性的计算模型,基于此模型分别对纤维素单体热解生成5-羟甲基糠醛、丙酮和左旋葡聚糖三种热解路径进行量子化学研究,计算出每条热解反应路径所需克服的活化能,分别为289.66 k J/mol、297.69 k J/mol、315.39 k J/mol,分析了不同反应路径的热解机理。得出纤维素单体热解生成5-羟甲基糠醛的路径所克服的活化能最少,最容易发生,生成左旋葡聚糖的反应过程最不易发生。纤维素单体热解的主要产物为5-羟甲基糠醛和H₂O,丙酮、乙醇醛、CO的含量次之。