煤炭学报

作者：杨自强, 李风海, 马名杰, 赵薇, 刘雪飞,

关键词：生物质, 鸡粪, 燃烧, 灰熔融特性, 结渣机理,

双碳背景下，生物质作为煤炭资源的可替代清洁能源，其高效利用成为目前研究的热点。通常生物质的碱金属和碱土金属质量分数较高，在燃烧过程中易造成结渣、堵渣问题。为此，在对小麦秸秆(XM)燃烧过程中灰熔融温度(AFT)及其结渣机理的研究基础上，借助X射线衍射仪(XRD)、共聚焦拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)等方法，结合FactSage热力学软件计算氧化性气氛下随鸡粪(JF)的加入小麦秸秆灰熔融过程中矿物质迁移转化行为。研究结果表明：当添加的鸡粪质量分数>15%时，变形温度(DT)>1 000 ℃，满足流化床运行要求。随着鸡粪质量分数的增加，镁黄长石(Ca2MgSi2O7)和镁硅钙石(Ca3MgSi2O8)等高熔点(MP)长石类矿物质的生成是XM四种特征温度升高的主要原因。从硅酸盐角度分析，鸡粪的加入促使灰样中桥氧键以及硅酸盐聚合度增加，导致混合灰样的AFT升高。根据灰渣的组成和灰熔融特性，并借助SEM对灰渣表面微观形貌进行观察，发现随着鸡粪质量分数的增加，950 ℃时灰渣表面由紧密光滑变为疏松多孔且粗糙，极大程度缓解了生物质结渣、烧结等问题。结合热力学软件FactSage计算不同温度下矿物质组成和液相质量分数，发现加入鸡粪提高了液相总质量分数。高熔点矿物质发生低温共熔现象，导致FT升高范围小于DT。鉴于以上结论，通过实验和热力学计算对生物质燃烧过程中的AFT变化和结渣机理进行研究，以期为生物质能源的规模化应用提供数据支持。

来源：2023年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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