1、
生物质颗粒燃料燃烧结渣过程
生物质成型颗粒燃料的灰熔点较低，燃烧过程容易结渣，影响燃烧效率及锅炉出力，严重时会造成锅炉�；�。生物质成型颗粒燃料易于结渣的根本原因在于碱金属元素能够降低灰熔点，导致结渣。生物质中的钙和镁元素通常会提高灰熔点，钾元素可以降低灰熔点，硅元素在燃烧过程中容易与钾元素形成低熔点化合物。农作物秸秆中钙元素含量较低，钾元素和硅元素含量较高，因此农作物秸秆的灰熔点较低，燃烧温度超过700℃时即会引起聚团结渣，达到1000℃以上将会严重结渣，
木屑颗�；�压制的生物质颗粒燃料如下所示：
生物质成型颗粒燃料结渣的形成过程可以描述为三个阶段：
(1)灰粒软化具有黏性。成型颗粒燃料燃烧过程中，随着炉温的升高，局部达到了灰的软化温度，这时灰粒就会软化，灰中的钠、钙、钾以及少量硫酸盐就会形成—个黏性表面。
(2)灰粒熔融形成聚团。随着炉膛内温度的进一步升高，氧化层和还原层内温度超过了灰的软化温度，熔融的灰�？季哂辛鞫�，特别是在还原层内，燃料中的Fe
3+被还原成Fe
2+，致使燃料的灰熔点降低，灰粒在还原层大都软化并相互吸附，形成一个大的流态共熔体。
(3)聚团冷却形成结渣。熔融态的灰粒聚团块温度逐渐降低，冷却后形成固体，黏附在炉排或水冷壁上形成结渣。
2、结渣机理
生物质秸秆类燃料灰渣与木质燃料及煤炭灰渣相比，碱性氧化物含量高导致灰熔融温度低是其结渣的最主要原因。生物质燃料的灰渣组成主要有Si0
2. Fe
20
3. Al
20
3、Ca0. Mg0、Ti0
2、S0
3、K20、 Na
20、P20s等，其中钾、硫和氯元素在生物质燃烧过程对形成结渣起到关键作用。
钾元素是影响生物质成型颗粒燃料结渣的主要元素。在生物质燃料中钾元素以有机物的形式存在，在燃烧过程中汽化和分解，形成氧化物、氯化物和硫酸盐，这些化合物都表现为低熔点。当钾和其化合物凝结在灰粒上时，灰粒表面就会富含钾，这样就会使灰粒更具有黏性和低熔点。
实验表明，生物质燃烧过程中有机钾转化为不同形式的无机钾盐和不同的K2O-SiO2共晶化合物。聚团和不流化过程对于温度非常敏感，降低温度可以明显减少聚团和结渣。研究认为，生物质尤其是秸秆中富含钾和钠元素的化合物，与生物质燃料中混有砂土的S102反应，生成低熔点的共晶体，渐渐聚团后形成大面积结渣。
反应方程式如下：
2SiO
2+Na
2O→Na
2O·2SiO
2
4SiO
2+K
2O→K
2O·4SiO
2
这两个反应可以形成熔点仅为650～700℃的共晶化合物，正是这些熔融态的物质充当灰粒之间的黏合剂而引起了聚团和结渣。
硫元素在燃烧过程中，从燃料颗粒中挥发出来，与气相的碱金属元素发生化学反应生成碱金属类的硫化物，这些化合物将会凝结在灰�；蚵派�。在沉积物表面，含碱金属元素的凝结物还会继续与气相含硫物质发生反应生成稳定的硫酸盐，多数硫酸盐呈熔融状态，会增加沉积层表面的黏性，加剧结渣的程度。实践表明，单独燃烧钙、钾含量高，含硫量少的木质生物质时，积灰结渣程度低；而当燃烧秸秆类生物质成型颗粒燃料，尤其含硫高的稻草燃料时，则结渣就很严重，且沉积物中富含K：S04和CaS04。硫酸钙被认为是灰粒的黏合剂，能够加重结渣的程度。
氯元素在结渣中起着重要的作用。首先，在生物质燃烧时，氯元素起着传输作用，有助于碱金属元素从燃料内部迁移到表面与其他物质发生化学反应；其次，氯元素有助于碱金属元素的汽化。氯元素能与碱金属硅酸盐反应生成气态碱金属氯化物。这些氯化物蒸气是稳定的可挥发物质，与那些非氯化物的碱金属蒸气相比，它们更趋向于沉积在燃烧设备的下游；同时，氯元素还有助于增加许多无机化合物的流动性，特别是含钾元素的化舍物。经验表明，决定生成碱金属蒸气总量的限制因素不是碱金属元素，而是氯元素。随着碱金属元素汽化程度的增加，沉积物数量和其黏性也增加。碱金属含量高而氯含量低的燃料，其积灰结渣程度要比两者含量都较高的燃料轻。氯可以和碱金属形成稳定且易挥发的碱金属化合物，氯的浓度决定了挥发相中碱金属的浓度。在多数情况下，氯起输送作用，将碱金属从燃料中带出。在600℃以上，碱金属氯化物在高温下开始进入气相，是碱金属析出的一条最主要途径。
碱金属无论作为氧化物、氢氧化物、有机金属化合物都将与二氧化硅结合生成低熔点的共晶体。二氧化硅和碱金属氧化物是生物质灰的主要组成成分。二氧化硅的熔点为1700℃，当32%的氧化钾和68%的二氧化硅混合时，混合物的熔点仅为769℃。该比例非常接近含有2s%～3s%碱金属氧化物的生物质灰的成分。
很显然，生物质尤其是秸秆类燃料燃烧过程结渣主要受碱金属和氯、硫元素的影响，碱金属和氯、硫元素的含量越高，越易于形成低熔点的共晶体，越易发生聚团结渣，影响正常燃烧工况。
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