生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程是燃料和空氣間的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。燃燒除去燃料存在外，必須有足夠溫度的熱量供給和適當(dāng)?shù)目諝夤?yīng)。生物質(zhì)中可燃部分主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素轉(zhuǎn)變成的碳以及氫。生物質(zhì)直接燃燒反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程。燃燒時(shí)纖維素和半纖維素首先釋放出揮發(fā)分物質(zhì)。碳表面和氧化劑（氧氣）之間進(jìn)行氣固兩相反應(yīng)。燃燒過(guò)程產(chǎn)生的熱量使周圍溫度升高，又促使傳質(zhì)過(guò)程加快，它是使熱量產(chǎn)生得更快的一種連鎖反應(yīng)過(guò)程。

生物質(zhì)燃料燃燒機(jī)理屬于靜態(tài)滲透式擴(kuò)散燃燒。與煤一樣，通常經(jīng)歷預(yù)熱干燥階段、熱分解階段、揮發(fā)分燃燒階段、固定碳燃燒階段和燃盡階段。

(1)預(yù)熱干燥階段在該階段，生物質(zhì)被加熱，溫度逐漸升高。當(dāng)溫度達(dá)到105℃左右時(shí)，生物質(zhì)表面和生物質(zhì)顆?？p隙的水被逐漸蒸發(fā)出來(lái)，生物質(zhì)被干燥。生物質(zhì)的水分越多，干燥所消耗的熱量也越多。

(2)熱分解階段生物質(zhì)繼續(xù)被加熱，溫度繼續(xù)升高，達(dá)到一定溫度時(shí)便開始析出揮發(fā)分，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)熱分解反應(yīng)。

(3)揮發(fā)分燃燒階段  隨著溫度繼續(xù)升高，揮發(fā)分與氧的化學(xué)反應(yīng)速度加快。當(dāng)溫度升高到一定溫度時(shí)，揮發(fā)分就開始燃燒，此溫度稱為生物質(zhì)的著火溫度。由于揮發(fā)分的成分十分復(fù)雜，其燃燒反應(yīng)也很復(fù)雜。

(4)固定碳燃燒階段生物質(zhì)中剩下的固定碳在揮發(fā)分燃燒初期被揮發(fā)分包圍著，氧氣不能接觸碳的表面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，揮發(fā)分的燃燒快要終了時(shí)，一旦氧氣接觸到炙熱的木炭，就可發(fā)生燃燒反應(yīng)。

(5)燃盡階段生物質(zhì)可燃物基本燃盡后，在沒有強(qiáng)烈干擾的情況下，形成整體的灰顆粒，灰顆粒表面幾乎看不出火焰，灰顆粒會(huì)變成暗紅色，至此完成了生物質(zhì)燃料的整個(gè)燃燒過(guò)程。
必須指出，上述各階段并不是機(jī)械地串聯(lián)進(jìn)行，實(shí)際上很多階段是互相交叉的。不同燃燒條件下各階段也有差異，也存在動(dòng)力燃燒和擴(kuò)散燃燒過(guò)程。