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玉米秸秆是一种绿色的可再生能源,具有产量大和分布广泛的特点,燃烧是其利用的主要手段之一。玉米秸秆中含有大量碱金属(主要是钾元素),在燃烧过程中,钾与燃料中的硅反应,生成了低熔点含钾化合物,导致锅炉受热面烧结、结渣和腐蚀,严重影响锅炉运行的稳定性、安全性和热效率。污水污泥作为污水处理厂里的主要产物,产量巨大且具有一定的热值。为深入探究污水污泥在缓解玉米秸秆结渣方面所起到的作用,本文选用污水污泥中的主要成分及组成的模型化合物分别与玉米秸秆混烧。对单因素添加剂种类的选择、添加量的确定、缓解结渣的机理以及双元素添加剂对固定碱金属和灰熔融特性影响等进行研究。首先,根据玉米秸秆和污水污泥混烧后灰样的主要成分选定了 Al2O3、CaO、P2O5、MgO、Fe2O3等五种物质为添加剂,每种添加剂有6个添加比例,分别为:n(X)/n(K)=0.25/0.5/0.75/1/1.25/1.5。玉米秸秆和添加剂在管式炉中混烧产生灰样,在观察和收集时发现除添加剂P2O5使得灰样形成全融态的白色透明粘结物之外,另外四种添加剂均表现为正常形态。利用扫描电子显微镜与能谱分析仪(SEM/EDS)和X射线衍射仪(XRD)对五种添加剂的30 个灰样进行分析得知,在 n(Al)/n(K)=0.5、n(Ca)/n(K)=1、n(Mg)/n(K)=0.75 时,这三种添加剂的缓解结渣效果最好;在n(P)/n(K)=0.25时,没有产生较为明显的透明熔融物粘连在瓷舟底部;添加Fe2O3时,6个比例下的样品均没有产生明显的区别,对于缓解结渣效果无积极作用。其次,为了进一步研究两种添加剂的竞争和协同作用,选用对缓解结渣有积极效用的Al2O3、MgO、CaO三种添加剂两两混合,利用SEM/EDS分析灰样发现,MgO+Al2O3添加剂组合产生的粘结颗粒较少。利用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测量灰样中的钾、钠含量,经比较,固钾率最好是MgO+Al2O3组合,其固钾率为67.27%,在固钠率方面,效果最好的为Al2O3+CaO,其固钠率为45.19%。利用灰融点测试结果可知,CaO+Al2O3添加剂组合比玉米秸秆的ST温度提高了 91℃,另外两组合的提升幅度分别为47℃、68℃。混合灰对应的大部分结渣指数更倾向于轻微结渣指数的数值,个别指数则相反。最后,对玉米秸秆和污水污泥模型化合物混烧灰的分析可知,在微观形貌层次,模型化合物起到了一定的缓解结渣的作用,但是也有粘连颗粒的出现。灰晶相分析中出现了KAlSiO4等高熔点硅铝酸盐物质和KCaFe(PO4)2等多元化合物。