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生物质燃烧中掺烧煤矸石对结渣性能影响的探究与分析

目录

一、内容简述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

（一）研究背景及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

（二）国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

（三）研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

二、生物质与煤矸石的基本特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

（一）生物质的基本特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

（二）煤矸石的基本特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

（三）生物质与煤矸石的物理化学结合原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

三、掺烧煤矸石对生物质燃烧结渣性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

（一）结渣的形成机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

（二）掺烧煤矸石对结渣性能的影响机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

（三）不同种类生物质与煤矸石的掺烧效果对比．．．．．．．．．．．．．．．．24

四、实验设计与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

（一）实验材料选择与制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

（二）实验设备与仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

（三）实验方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

（四）数据采集与处理方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

五、实验结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

（一）掺烧煤矸石对生物质燃烧结渣厚度的影响．．．．．．．．．．．．．．．．45

（二）掺烧煤矸石对生物质燃烧结渣形态的影响．．．．．．．．．．．．．．．．48

（三）掺烧煤矸石对生物质燃烧结渣热值的影响．．．．．．．．．．．．．．．．49

（四）掺烧煤矸石对生物质燃烧效率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

六、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

（一）研究结论总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

（二）研究的局限性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

（三）未来研究方向展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

一、内容简述

生物质燃烧因其清洁、可再生等特性受到广泛关注，然而纯生物质燃烧易产生结渣现象，影响锅炉效率和使用寿命。为缓解这一问题，本研究探讨了在生物质燃烧过程中掺烧煤矸石对结渣性能的影响，旨在寻求降低结渣风险、优化燃烧效果的解决方案。

煤矸石作为含碳工业废弃物，其物理化学性质与煤相似，但灰熔点较高，理论上可抑制生物质灰分的低熔点成分，从而降低结渣倾向。然而掺烧比例、燃烧温度、气氛条件等因素均会影响最终效果。为此，本研究采用实验与理论分析相结合的方法，系统研究了不同掺烧比例（0%、10%、20%、30%）对生物质燃烧过程中灰熔融特性、熔渣形态及流化性能的影响。

关键研究内容概括如下表所示：

研究内容

研究目的

采用方法

灰熔融特性分析

确定不同掺烧比例下灰分的变形温度(T1)、软化温度(T2)、半球温度(T3)及流动温度(T4)

燃料响应曲线法

熔渣成分与形貌分析

探究熔渣组分变化及微观结构演变

扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）

燃烧性能及流化特性研究

评估掺烧煤矸石对燃烧效率、烟气排放及床层流化性的影响

流化床实验平台

结果表明，适量掺烧煤矸石能够提升灰分熔点，改善熔渣流动性，但在高掺烧比例下可能因灰分相容性差而加剧结渣风险。研究结论为生物质锅炉优化运行和废弃物资源化利用提供了科学依据。

（一）研究背景及意义

在全球能源结构调整和生态文明建设的进程中，生物质能源作为一种可再生资源，因其环境效益显著、资源丰富、适用范围广泛，逐渐成为推动可持续发展与减排的重要途径。在使用生物质燃烧特性受多方面因素影响，煤矸石的掺烧正是其中一个关键因素。煤矸石是煤矿生产过程中产生的副产品，具有来源广泛、成本低廉且部分可再利用的优势。在生物质燃