（扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225127）
摘要：针对目前固体燃料燃烧结渣严重的问题，通过分析准东煤，神木煤，秸秆的结渣特性，探究了煤粉与秸秆燃料的结渣特性，其混合燃烧的结渣现象以及添加剂对固体燃料的影响。研究表明：生物质燃料燃烧更易粘连结渣。而神木煤的硫，碱金属含量较准东煤低，是较为优质的动力环保煤。化石燃料与生物质燃料不同比例掺混，其燃烧产物微观形态有明显差异。
关键词：准东煤；神木煤；生物质燃料；结渣
灰渣特性实验
1.1样品制备
实验选取秸秆和准东煤和神木煤作为样品进行实验。通过对秸秆原材料的粉碎，研磨，筛选，选择满足粒径要求的秸秆燃料。对于煤粉燃料，采用较为创新的“水筛过滤”方法。从而得到不同粒径的煤粉。
采用“水筛过滤”的方法对煤粉对固体燃料的粒径进行筛选，使筛选的粒径大小更为准确，水筛法利用水作为载体，使得筛选过程更为简单便捷，筛选精度更高，对实验的进行以及实验结果有更好的帮助。
1.2实验系统及方法介绍
实验系统主要由水平管式炉和烟气分析仪组成。管式炉尾部采用烟气过滤装置，并连接烟气分析仪实时监测烟气成分。反应后的固体样品采用扫描电镜（SEM）、X射线荧光光谱分析仪(XRF)分别分析其表面形貌、以及定性定量分析其化学成分。
扫描电子显微镜（SEM）（S-4800，Hitachi High-Technologies corporation，Japan）用来观察样品表面形貌和孔隙结构。本研究同时采用扬州大学测试中心XRF-1800波长色散型X射线荧光光谱仪(LAB CENTER XRF-1800)进行灰渣中氧化物含量测定。
1.3分析手法
采用对照试验的方法来对添加剂进行分析，观察煤粉和秸秆燃烧成灰特性，
选取固体燃料加入添加剂进行实验，通过添加剂的成分不同，来对比不同成分
对于固体燃料结渣特性的影响。
结果与讨论
2.1不同样品成渣特性：
神木煤燃烧后XRF测定：Analyse：SiO2、CaO、Al2O3、SO3、Fe2O3、MgO
Result：38.6754 %、20.5930 %、14.3539 %、13.3702 %、9.1928 %、 3.8147 %
准东煤燃烧后XRF测定：Analyte：CaO、SO3、MgO、Fe2O3、SiO2、Al2O3
Result：40.2419 %、21.8300 %、17.7374 %、7.5742 %、5.9696 %、4.3371 %
秸秆燃烧后XRF测定：Analyte ：SiO2、CaO、K2O、MgO、Na2O、P2O5
Result：65.5964 %、10.1687 %、9.3738 %、5.4572 %、2.6403 %、2.4475 %
对煤粉，秸秆两种固体燃料反应后样品进行XRF测定，上述数据可以看出，因为秸秆中存在较多的碱金属盐，燃烧后形成碱金属氧化物较多，使其更容易结渣。对比神木煤与准东煤，发现两种化石燃料燃烧生成物有明显的差异。准东煤由于它特殊的地理位置，导致其碱金属含量较高，沾污性强。而对于神木煤，其硫元素含量较低，碱金属含量较准东煤低，是较为优质的动力环保煤。
2.2不同样品按不同比例掺混对结渣的影响
对于不同固体燃料的不同特性，开展了煤粉与生物质燃料不同比例混烧实验。
从SEM扫描图片中，发现神木煤，准东煤，秸秆固体燃料燃烧微观形态有较明显的差异，煤粉中秸秆含量越多，其结渣现象越明显。神木煤与准东煤的燃烧产物微观形态有所不同。与煤粉以及混合的固体燃料相比，单纯秸秆燃烧产物微观形态差异较大，秸秆燃烧产物团聚较为严重，表面有有似熔融状态的物质,且粘连[4]，上图中明显看出秸秆燃烧后的灰出现团聚粘连现象。因为生物质燃料的灰熔点较低，煤粉与生物质燃料混合后会降低其灰熔点，随着混合燃料生物质比例的增加，固体燃料燃烧更容易造成结渣现象。
2.3添加剂对与结渣的影响
针对煤粉与秸秆混合的固体燃料燃烧结渣现象，提出添加剂方案，将添加剂与固体燃料混合进行实验，通过气体分析仪观测其在燃烧过程的气体变化，并对样品进行宏观分析。
实验中选取准东煤50wt%和秸秆50wt%混合作为实验样品，发现固体燃料添加高岭土，硝酸铝，硫酸铵后对氧气浓度变化不大，宏观分析样品得知加入硫酸铵对于固体燃料有助燃的作用，燃烧后生成物较少，对于添加硝酸铝的方案中都有白色颗粒状生成物。
选取神木煤50wt%和秸秆50wt%混合作为实验样品，对于氧气浓度变化，添加上述添加剂的反应差别不大，都在70S左右达到氧气的最低值，此时反应的耗氧量最大，随着反应的进行，耗氧量逐渐减少，氧气浓度上升。宏观分析得出，添加高岭土的方案中都出现了白色颗粒状物，随着高岭土的质量分数增加，白色颗粒状物逐渐增多。硫酸铵有较为明显的助燃作用。
结论
（1）因为生物质燃料中含有较多的碱金属盐，灰熔点较低，燃烧后易造成结渣现象。准东煤的碱金属含量较神木煤高，粘污性强，神木煤因为其低硫、磷的特性，是较为优质的动力煤。
（2）秸秆，准东煤，神木煤燃烧生成物微观形态差异较大，煤粉与秸秆混合燃烧，秸秆含量越多，结渣越明显。纯秸秆燃烧后生成玻璃状物质，附着在瓷舟上。
（3）固体燃料除渣剂研究，发现硫酸铵有较为明显的助燃作用，高岭土在反应中会生成白色颗粒状物质，使生成物灰渣较为松散，其具体作用有待近一步研究。
参考文献
[1]International Energy Agency.World Energy Outlook2013[R]. 2013.
[2]杨忠灿, 刘家利, 何红光. 新疆准东煤特性研究及其锅炉选型[J].热力发电, 2010, 39(8): 38-40, 44. DOI:10.3969/j.issn.1002-3364.2010.08.038.
[3]马孝琴,秦建光,骆仲泱.添加剂对稻草灰熔融特性影响的实验研究[J].浙江大学学报：工学版，2010,44(8):1573-1578
[4]蒋正武，生物质燃料的燃烧过程及其焚烧灰特性研究.材料导报：研究篇
论文作者:李明慧 钱忠裕 徐佳慧 吴海燕 周晓润
论文发表刊物:《知识-力量》2019年3月上
论文发表时间:2019/1/2
标签：神木论文; 固体燃料论文; 秸秆论文; 燃料论文; 碱金属论文; 样品论文; 添加剂论文; 《知识-力量》2019年3月上论文;