基于激光誘導熒光光譜技術的生物質熱反應過程研究進展

趙 崢，蘇 勝,*，宋亞偉，劉輿帥，陳逸峰，賈萌川，許 凱，汪 一，胡 松，向 軍

（1. 華中科技大學能源與動力工程學院 煤燃燒國家重點實驗室,湖北 武漢 430074；2. 中國科學院工程熱物理研究所,北京 100190）

近年來，CO2導致的全球氣候變暖和溫室效應問題突出，減排控溫已刻不容緩[1]。2020 年9 月22 日，中國明確提出“雙碳”戰(zhàn)略目標，旨在加快降低碳排放步伐，實現(xiàn)高質量的可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)雙碳目標的關鍵就是使用清潔能源取代傳統(tǒng)化石能源，生物質作為一種可替代化石燃料的可再生碳源，在利用過程中可實現(xiàn)碳的“零排放”[2,3]。生物質能的利用通常是借助熱解和燃燒等熱反應完成的[4]。生物質熱解是指生物質通過裂解和縮聚反應產生熱解氣、生物油以及生物炭，是實現(xiàn)生物質資源化、清潔利用的重要技術[5]。生物質燃燒是在一定氧氣濃度下完成的氣固反應。在實際燃燒過程中，生物質燃燒的階段包括水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出（熱解階段）、揮發(fā)分燃燒和焦炭燃燒[6]，其中，揮發(fā)分析出、燃燒以及焦炭燃燒等行為影響著生物質燃燒的火焰穩(wěn)定性，燃盡特性和污染物生成特性[7]。此外，生物質中堿金屬含量較高，大規(guī)模燃燒利用會對鍋爐中相關熱力設備造成嚴重的損害[8,9]。因此，深入了解生物質的熱解、燃燒特性以及堿金屬的生成特性是生物質清潔高效利用的理論基礎，有助于提升工業(yè)運用的效果。

目前，對生物質熱反應過程的探測手段有很多，包括熱電偶[10]、物理探針[11]、氣相色譜[12]、質譜[13]、傅里葉紅外光譜[14]等化學分析儀器，可以對反應產物進行實時分析，深入了解生物質的熱反應過程。但是傳統(tǒng)的測量方法以接觸式或取樣式測量方法為主，存在著干擾流場以及靈敏性差，滯后性等缺點，難以獲取真實的高度非線性的燃燒場信息。近年來，隨著光學測量設備的發(fā)展，激光診斷技術因其具有非接觸、實時在線、高空間分辨率等優(yōu)點被廣泛用于燃燒測量領域，其中，最主要的技術之一就是激光誘導熒光（LIF）技術[15]。LIF 技術最早由Kychakoff 等[16]用于燃燒場中間組分的探測，該技術通過向待測流場發(fā)射光子，流場中待測組分電子吸收光子上升至高能級后向下躍遷，從而自發(fā)輻射出光子，最終信號通過成像設備被接收。圖1 給出了三能級躍遷圖來展示LIF 的能級躍遷過程[17]。相較于其他技術，LIF 技術應用在燃燒過程具備以下優(yōu)點：非侵入性測量，LIF 技術通過熒光信號分辨當前流場中的組分，并不會改變流場的信息；高時間空間分辨率，LIF 熒光信號可展示二維圖像分布，在時間和空間上都具有極高精準度；連續(xù)性，LIF 測量避免了取樣過程中對樣品成分的影響，可以做到連續(xù)測量記錄數(shù)據(jù)。鑒于LIF 技術的多種優(yōu)勢，對其在生物質熱反應過程中的研究受到了越來越多的關注。

圖1 三能級躍遷圖[17]Figure 1 Three-level transition diagram[17](with permission from doctoral thesis)

近年來，世界各國學者利用LIF 技術對生物質熱反應過程進行了一系列研究。本工作從LIF 技術應用于生物質熱解、燃燒過程以及探究堿金屬釋放遷移轉化特性等三方面對相關研究進行綜述，重點分析基于LIF 技術測量下熱解過程揮發(fā)分的生成及演化路徑，不同條件下生物質燃燒過程中燃燒特性以及堿金屬釋放特性，以望為深入研究生物質熱反應過程提供理論基礎。

1 基于LIF 技術生物質熱解特性研究

生物質熱解過程涉及一系列復雜的物理和化學變化。影響該過程的因素有很多，不同反應條件下，可得到不同產物分布，同時反應的路徑也會相應改變，因此，實時表征瞬態(tài)揮發(fā)產物對于揭示生物質熱解機理是必要的。目前，一些學者將生物質的熱解產物引入溫度保持300 ℃以上的測量腔室，采用了激發(fā)波長266 nm 的激光激發(fā)主要熱解產物的LIF 熒光信號，并通過光譜儀對激發(fā)的不同熒光信號進行探測，分析總結了主要熱解產物熒光發(fā)射光譜譜圖，如圖2 所示[18]，圖2 中根據(jù)每個芳香基團在特定波長范圍內發(fā)出的熒光特性獲得不同基團的熒光強度曲線。圖中幾種具有代表性物種分別是：愈創(chuàng)木酚(1 環(huán))代表芳香族初級焦油，波長為280-420 nm，其峰值位置為325 nm；萘(2 環(huán))波長為310-380 nm，其峰值位置為353 nm；芴(二苯并五環(huán))波長為270-340 nm，其峰值位置為323 nm；菲(3 環(huán))和芘(4 環(huán))代表多環(huán)芳烴化合物（PAHs），菲波長為330-430 nm，其峰值位置為380 nm；芘波長為360-450 nm，其峰值位置為403 nm；二甲苯代表輕質芳烴，波長為280-400 nm，其峰值位置為300 nm；丙酮（酮類化合物包括羰基）波長為320-550 nm，其峰值位置為440 nm。

圖2 LIF 技術檢測生物質熱解過程主要熱解產物熒光光譜譜圖[18]Figure 2 Fluorescence spectra of aromatic ring substances detected by LIF technology during biomass pyrolysis[18](with permission from doctoral thesis)

熱解過程復雜，在對熱解產物取樣過程中不可避免地伴隨著一系列的初級揮發(fā)分的二次反應，從而影響了對真實的熱解產物的探測，有學者利用LIF 技術可以擴展到二維測量的特點，將激光束擴展成一個厚度為μm 級別，高度為mm 級別的激光薄片，即為平面激光誘導熒光（PLIF）技術，并用增強型CCD 相機同步記錄熒光信號，可實現(xiàn)對熱解產物熒光強度二維分布的原位測量。同時可根據(jù)PAHs 發(fā)出的熒光波長與PAHs 分子量成正相關[19,20]這一特性，通過添加濾波片的方式選取不同波段熒光信號來測量不同種類的PAHs。

1.1 熱解溫度的影響

在生物質熱解過程中，溫度是重要的影響因素，對熱解產物的分布和組成有很大影響。熱解溫度的上升會導致生物質不同組分先后開始釋放[21]；同時溫度的上升可加劇揮發(fā)分的釋放并促進揮發(fā)分發(fā)生二次反應以及C-C 鍵和H-H 鍵的斷裂[22]。因此，此時的氣氛中存在由于揮發(fā)分化學鍵斷裂所形成的分子量較低的組分以及重新組合所形成的高分子量組分。通過LIF 技術可以實時地探測不同熱解溫度條件下?lián)]發(fā)分產物的演化路徑，完善與發(fā)展現(xiàn)有的熱解機理模型。

Dieguez-Alonso[23]利用LIF 技術在對木材熱解過程進行研究時發(fā)現(xiàn)，低溫下熒光信號主要是木質素(酚類)和小環(huán)芳烴為主的芳香族產物。在較高溫度下，由二次反應得到的多環(huán)芳烴種類的比例增加，產生的多環(huán)芳烴種類更多。而Prins 等[24]通過LIF 技術激發(fā)木材熱解的產物，發(fā)現(xiàn)在500-700 ℃，隨著溫度的升高，甲醛的釋放量迅速增加，這是由于木材熱解過程中初級反應的增強。Brackmann 等[25,26]利用二維LIF 技術對熱解過程中木材顆粒熱解氣進行了探測，發(fā)現(xiàn)隨著顆粒溫度的逐漸升高，熒光發(fā)射信號光譜帶的峰值信號波長均向較長波長移動，這種變化可能是由于熱解過程中揮發(fā)物發(fā)生了二次反應，從而導致了大分子量的碳氫化合物數(shù)量增加，同時也可能是高溫作用下小分子物質聚合生成了大分子物質。Mosonik等[27]利用LIF 技術對不同溫度條件下核桃殼熱解氣中3-5 環(huán)PAHs 進行了探測，結果如圖3 所示，結果表明，低溫階段（＜500 ℃）PAHs 信號隨溫度升高而升高，而當溫度高于500 ℃時，PAHs 信號隨溫度升高而降低。此外，PAHs 的LIF 信號峰值出現(xiàn)在350-450 ℃，在550 ℃幾乎無法檢測到信號，這是因為在熱解初始階段PAHs 生成速率的增加，而隨著溫度的進一步升高，PAHs 的LIF 信號的減少主要是因為3-5 環(huán)PAHs 聚合成了更大分子量的化合物。

圖3 不同溫度條件下PAHs 圖像[27]Figure 3 PAHs images under different temperature conditions[27](with permission from creative commons)

目前研究表明，通過LIF 檢測方法可以實現(xiàn)對不同溫度條件下生物質熱解過程中不同種類的碳氫化合物的原位檢測，獲取關鍵中間組分的熒光強度和空間分布等信息，為揭示生物質熱解過程的機理提供了關鍵研究途徑和方法。然而，由于熱解過程中碳氫化合物種類的多樣性，因此，基于LIF 技術的不同種類碳氫化合物的精確檢測和識別尚需進一步深入研究。

1.2 升溫速率的影響

升溫速率是熱解過程的重要參數(shù)，升溫速率提高，熱解反應路徑和反應速率都會發(fā)生改變。有些學者采用LIF 技術對不同升溫速率條件下的生物質熱解氣相產物進行分析，發(fā)現(xiàn)隨升溫速率的提高，生物質的揮發(fā)分物質產量增加，而二次反應的時間和強度都有所減少[28]。Zobel 等[28]利用LIF技術探測球形山毛櫸木顆粒在0.2 和0.3 K/s 的升溫速率下?lián)]發(fā)分產物發(fā)現(xiàn)，0.3 K/s 的升溫速率較0.2 K/s 的升溫速率可以檢測到更強的熒光信號，這主要是由于高升溫速率下固體顆粒中發(fā)生了非均相裂解，釋放的揮發(fā)分物質更多，從而導致可發(fā)射熒光信號的物質增加。Lang 等[29]采用LIF 技術對木材顆粒在三種加熱速率下（5、10、20 ℃/min）的揮發(fā)分產物進行了原位檢測，結果顯示，隨著升溫速率的增加，揮發(fā)分產物的相對濃度增強。Prins 等[24]利用LIF 對300 K/s 的升溫速率下木材的熱解產物進行研究，發(fā)現(xiàn)在500-700 ℃木材中甲醛和CO 的釋放量強烈上升，相比較Dieguez-Alonso等[30]在低升溫速率下（1-10 K/min）的研究而言，其CO 最大釋放速率在325 ℃左右，而甲醛則在熱解早期200 ℃左右就已經被觀察到。

研究表明，升溫速率增加對生物質熱解揮發(fā)分產量增加有較大的促進作用，而對二次反應則有所抑制。通過LIF 技術所得到的可視化圖像可以更加直觀揭示不同升溫速率下組分相對濃度的實時變化。但尚不能有效揭示熱解過程中一次反應和二次反應之間的本質區(qū)別，針對一次反應和二次反應對熱解產物的影響機理尚需進一步深入研究。

1.3 粒徑的影響

有學者采用LIF 技術對不同粒徑大小的生物質熱解實驗進行了研究分析。在Zobel 等[28]實驗中，他們通過對揮發(fā)分產物熒光探測發(fā)現(xiàn)直徑25 mm 的山毛櫸木顆粒中發(fā)生了初級焦油和次級焦油的二次非均相裂解反應，但在直徑0.5-1 mm的山毛櫸木顆粒中則完全沒有發(fā)現(xiàn)二次反應跡象。這表明，粒徑的大小強烈影響著顆粒熱解后可凝氣種類的組成，同時大粒徑樣品的熱解經過了更為復雜的反應網絡，對更為精細的反應過程研究有必要進一步考慮顆粒內部發(fā)生的非均相裂解反應。生物質粒徑的大小會影響生物質顆粒內部的熱量傳遞，對于揮發(fā)分析出有著直接的影響，但目前LIF 技術應用于不同粒徑的生物質熱解過程的研究報道較少。

1.4 生物質組分的影響

生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素構成，不同的組分在熱解過程中發(fā)生反應先后順序不同，而不同生物質原料的各種組分含量不同，因此，它們的熱解反應特性存在差異。通過LIF 技術對生物質揮發(fā)分產物進行表征，可以更好地發(fā)現(xiàn)熱解路徑的差異。

Dieguez-Alonso 等[30]利用LIF 技術研究了松木和山毛櫸木緩慢熱解過程中揮發(fā)分產物的熒光光譜，發(fā)現(xiàn)松木熱解初期揮發(fā)分產物的熒光中存在醛基及1-2 環(huán)芳烴化合物，而山毛櫸木的熱解產物中則未探測到這些熒光信號，同時松木中熒光譜帶的波長向著酚、萘和菲結構的特征波長移動。Maryanne 等[27]通過LIF 技術對核桃殼和杏仁殼樣品的熱解揮發(fā)分產物中PAHs 進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)兩種樣品PAHs 的信號達到峰值的熱解溫度不同，這種差異的產生主要是由于兩種樣品中木質素含量的差異。

不同生物質種類熱解過程所表現(xiàn)的差異性取決于其不同組分以及含量。因此，一些學者對生物質單組分（纖維素、半纖維素和木質素）進行了實驗研究。Dieguez-Alonso 等[30]采用LIF 技術，針對在纖維素、木質素及木材熱解進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)在纖維素熱解過程中，根據(jù)熱解初期熒光信號結果觀察到了典型雙環(huán)芳香族化合物，而隨著時間推移，在熱解的后期并沒有觀察到光譜的明顯演化，這表明，纖維素熱解的熒光物質是含碳基和二環(huán)PAHs 類物質，且這些物質不會顯著演變?yōu)楦蠓肿恿康奈镔|；他們進一步對木質素在相同的溫度范圍內進行了熱解研究，發(fā)現(xiàn)熒光信號出現(xiàn)在熱解初級反應的衰弱區(qū)域，熒光信號主要是一環(huán)（酚類）和雙環(huán)芳香族化合物，隨溫度進一步升高，多相二次反應加劇，形成了三、四環(huán)PAHs，單環(huán)化合物減少，永久性氣體產物（CO、H2、CO2等）增加，這表明，在官能團共價鍵斷裂的同時也可能發(fā)生著聚合反應。他們根據(jù)LIF 檢測與分析結果，總結了熱解機理如圖4 所示。

圖4 纖維素、木質素及木材熱解機理示意圖[30]Figure 4 Pyrolysis mechanism of cellulose,lignin and wood [30](with permission from Elsevier)

目前的相關研究表明，LIF 技術可以揭示不同反應條件以及不同種類生物質熱解過程差異，這為生物質熱解機理研究提供了很好的研究方法與手段。然而，當前的研究還存在一定的不足，例如在熱解早期的熒光信號目前尚很難確定其準確來源，未來研究過程中可考慮結合其他方法對此類熒光物質的信號進行更加深入的分析與辨識。

2 基于LIF 技術生物質燃燒特性研究

探究生物質著火和燃燒機理對實現(xiàn)實際裝置內生物質顆粒的穩(wěn)定高效清潔燃燒具有重要指導作用。Khatami 等[31]和Riaza 等[32]用高速攝像機對甘蔗、松木等生物質單顆粒著火行為以及燃燒特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)隨著氧氣濃度增加，揮發(fā)分火焰逐漸向焦炭表面靠近，更容易發(fā)生均相著火。Magalhaes 等[33]利用帶有光學觀察窗口的攜帶流反應器研究分析了不同加熱速率下生物質顆粒著火方式，著火延遲時間等特性。通過以上方法，雖然可以觀察火焰的宏觀特性變化，但無法明確在火焰內部各個反應區(qū)域所發(fā)生的反應及存在的物質轉化過程。

生物質燃燒是一種典型的碳氫燃料燃燒過程，CH 和OH 等基團作為高活性自由基，在大多數(shù)的碳氫燃料火焰的高溫區(qū)域形成，可以提供火焰鋒面，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊热紵鹧娼Y構信息，在火焰結構的測量過程中發(fā)揮了重要作用。Weng 等[34]用光譜儀和ICCD 相機探測了單顆粒小麥秸稈的燃燒行為，獲取了CH*、C2*的發(fā)射光譜，結果表明，在揮發(fā)分燃燒階段CH*、C2*發(fā)光強度隨時間演化表現(xiàn)出一致性，可用于探測揮發(fā)分的著火；同時碳煙顆粒在揮發(fā)分著火后不久就開始了燃燒，而焦炭顆粒在均相燃燒結束后才開始燃燒。在生物質燃燒過程中利用碳氫基團化學發(fā)光光譜法來探測著火以及燃燒過程，具備簡單方便等優(yōu)點，但在探測過程中仍然存在著干擾性強等缺點，而采用LIF 技術研究火焰結構可以有效激發(fā)探測基團，選擇性和精確性更佳。

Zhiren 等[35]研究了CO2對木材生物質氣化合成氣逆流擴散火焰結構的影響，發(fā)現(xiàn)CH*化學發(fā)光、多環(huán)芳烴LIF 信號和碳煙激光誘導白熾光(LII)峰值信號強度以中心軸為中心呈一定的徑向分布順序，多環(huán)芳烴在火焰的上游形成，并沿主流方向逐漸減少，高CO2濃度會導致火焰的延長。祁勝[36]采用OH-PLIF 對煤與生物質顆粒群射流燃燒過程的揮發(fā)分火焰結構進行了研究，通過改變雷諾數(shù)、溫度、氧含量、摻混比等條件，探究其對著火以及燃燒穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在高雷諾數(shù)下，湍流火焰中OH 基團信號出現(xiàn)時間提前，著火延遲時間明顯縮短；而隨著溫度及含氧量升高，可明顯觀察到OH 基團信號的增強，火焰溫度的升高和亮度的增強，表明溫度及含氧量的升高促進了生物質顆粒的燃燒，但當兩者超過一定閾值后，對其燃燒的提升效果會變弱。將生物質和煙煤顆粒進行均勻摻混，顆粒群射流火焰的OH瞬態(tài)分布如圖5 所示。由圖5 可以發(fā)現(xiàn)，生物質的添加明顯促進了煤粉顆粒群著火，但隨著摻混比例增加，火焰中OH 基團信號減弱。筆者對生物質顆粒的揮發(fā)分析出和揮發(fā)分燃燒過程進行了研究，采用OH-PLIF 技術分析了不同氧氣濃度下的單顆粒生物質的燃燒特性，如圖6 所示。圖6為生物質顆?；鹧嬷車鶲H 基團熒光信號濃度分布，圖像可明確判斷出顆粒開始著火的特征。對熒光信號進行統(tǒng)計后結果如圖7 所示，結果表明，增加氧濃度，OH 基團熒光信號強度，可有效降低點火延遲時間。研究結果顯示OH 信號強度與生物質燃燒特性典型參數(shù)（點火延遲時間、揮發(fā)分火焰持續(xù)時間等）有著明顯的關聯(lián)特性。

圖5 顆粒群射流火焰的OH 瞬態(tài)分布[37]Figure 5 OH transient distribution of jet flame from particle swarm [37](with permission from Journal of Experiments in Fluid Mechanics)

圖6 不同氧氣濃度下木屑顆粒OH-PLIF 圖像Figure 6 OH-PLIF images of wood particles under different oxygen concentrations

圖7 不同氧氣濃度下OH 熒光信號強度隨時間的變化Figure 7 Image of OH fluorescence signal intensity with time under different oxygen concentrations(tign stands for ignition delay time)

目前的研究表明，基于LIF 技術可研究生物質燃燒過程中OH 等基團相對濃度的變化，從而可以更準確的分析生物質著火特性以及火焰結構特性，深入揭示生物質燃燒過程中化學反應機理。但是，目前相關研究獲取的關鍵基團信號大多用于對反應過程的定性比較與分析，在未來相關研究中，如何結合LIF 檢測信號的精確辨析與解析實現(xiàn)對生物質燃燒過程的定量分析將是研究的重點。

3 基于LIF 技術的生物質燃燒過程中堿金屬反應特性研究

由于生物質本身堿金屬含量高，在燃燒過程中易導致嚴重的積灰、腐蝕等問題[38]，對生物質燃燒過程中堿金屬遷移轉化特性的研究就顯得尤為重要。LIF 技術可以用于研究堿金屬的釋放規(guī)律，目前，已有部分學者利用LIF 技術探測煤的燃燒或熱解過程中堿金屬的釋放規(guī)律，并取得了一定的發(fā)現(xiàn)。同樣，LIF 技術在生物質燃燒過程中Na、K 等堿金屬定性及定量測量方面也可發(fā)揮很好的作用。

在對煤燃燒過程中揮發(fā)性的堿金屬進行測量時，基于LIF 技術，一些學者選取鈉D1 線激發(fā)波長（589.59 nm）對燃燒過程中氣相Na 原子濃度進行測量，發(fā)現(xiàn)在焦炭燃燒階段，燃料顆粒上方Na 原子濃度最大[39,40]。何勇等[41-43]通過改變溫度以及O2濃度研究發(fā)現(xiàn)，煤燃燒過程中堿金屬的釋放取決于溫度影響。借鑒于LIF 技術在煤燃燒過程中堿金屬釋放特性的研究，也有部分學者借助LIF 技術用于研究生物質燃燒過程中的堿金屬釋放規(guī)律。但在測量過程中LIF 技術僅能得到二維分布的堿金屬原子測量結果，而LIBS 技術可以獲得堿金屬元素的總量，因此，有學者將兩者結合應用于生物質燃燒過程的堿金屬釋放特性測量，并進一步對堿金屬釋放模型進行改進。Liu 等[44-46]采用激光在線診斷系統(tǒng)（LIBS+PLIF）對單顆粒生物質（楊木和玉米）中鉀的釋放進行了實驗測量。首先在生物質顆粒上方10 mm 處進行了多點濃度測量，并積分計算了揮發(fā)性鉀的釋放流量，結果表明，對于兩種生物質而言，揮發(fā)性鉀的釋放均主要在揮發(fā)分析出階段（約占50%）。進一步針對玉米稈和楊樹燃燒過程中原子鉀的釋放特性進行研究，如圖8 所示為玉米秸稈燃燒過程鉀原子二維分布。結果表明，兩種生物質在揮發(fā)分析出燃燒階段，鉀濃度隨高度增高呈現(xiàn)先增大再減小的變化趨勢，而在其他階段，鉀原子濃度隨空間距離遠離顆粒表面或中心線而下降，這主要是由于鉀原子的濃度衰減首先受到化學反應控制，距離增大后受到氣體擴散控制。結合（LIBS+PLIF）在線測量的結果，他們認為，在揮發(fā)分燃燒過程中部分有機和無機堿金屬會發(fā)生熱分解形成自由堿金屬進入氣相，同時無機堿金屬也會與燃料中有機結構發(fā)生固相轉化生成焦炭型堿金屬，在后續(xù)的焦炭氧化過程中焦炭型堿金屬和有機堿金屬會發(fā)生分解或繼續(xù)反應生成礦物型堿金屬，其反應路徑如圖9 所示[45]。

圖8 玉米秸稈燃燒過程鉀原子二維分布[44]Figure 8 Two-dimensional distribution of potassium atoms during corn stover combustion [44](with permission from Elsevier)

圖9 煤及生物質燃燒過程中堿金屬釋放及轉化[45]Figure 9 Release and transformation of alkali metals during coal and biomass combustion (M represents K or Na)[45]

目前，針對生物質燃燒過程中堿金屬反應特性的檢測與研究，通常需要結合LIBS 等技術才能獲取堿金屬遷移轉化規(guī)律。LIF 技術在堿金屬檢測方面的優(yōu)勢是可以獲取生物質燃燒過程中二維平面方向的空間分布，并可進一步結合其他測量手段，分析堿金屬隨著時間和空間演化的分布規(guī)律，從而揭示生物質燃燒過程中堿金屬遷移轉化機理。

4 結論

LIF 技術作為一種有效檢測生物質熱反應過程的手段，正獲得越來越多的重視，其為生物質熱解過程、生物質燃燒過程、生物質燃燒過程中堿金屬釋放的探測提供了一種新思路。本工作對基于LIF 技術的生物質熱反應過程的研究做出以下結論和展望。

現(xiàn)階段的LIF 技術研究生物質熱解，因其具備時間空間分辨的優(yōu)勢，可以獲取以多環(huán)芳烴為代表的碳氫化合物演化路徑。但是在精確檢測和識別不同種類碳氫化合物以及揭示一次反應和二次反應在熱解中的作用機理的研究亟待加強。

LIF 技術可以更準確的分析生物質著火特性及火焰結構特性，深入揭示燃燒過程中化學反應機理。然而由于目前LIF 技術測量燃燒過程的中間基團結果主要是相對濃度信息，對燃燒過程中LIF 定量測量的研究是未來的重點。

LIF 技術可以獲取生物質顆粒燃燒過程中的堿金屬原子二維平面分布，用于揭示堿金屬釋放過程隨時間和空間遷移轉化規(guī)律。進一步結合其他測量手段，能夠揭示生物質燃燒過程中堿金屬遷移轉化機理。