煤炭资源的使用是产生温室效应的主要原因,因此实现煤的清洁高效利用对我国实现碳中和及碳达峰有着重要意义。有学者认为添加催化剂可以实现煤的高效利用,但是使用商用催化剂成本太高,故而研究者们把目光转向了清洁能源生物质,大量研究表明将煤和生物质共同利用是一种可以缓解能源匮乏和环境恶化的方法。本文选用麦秆作为研究对象,研究其与烟煤(BC)混合燃烧的反应特性和动力学行为,再研究生物质灰对煤燃烧反应特性的影响,最后考察煤和生物质混合灰的熔融特性。煤和生物质混合燃烧过程中,生物质挥发分和灰分对煤的燃烧都有促进作用,一方面由于挥发分着火点低,在300^oC即可发生燃烧反应,灰分中的催化组分促进氧气向炭表面的传递,从而改善了混合物的燃烧性能。另一方面挥发分和碱金属可以改善混合焦的结构特性,从而改善反应后期焦的燃烧。动力学结果显示,挥发分燃烧阶段由于固定碳含量降低使得活化能增加,而焦炭燃烧阶段由于生物质挥发分的助燃效果和灰分的共同作用降低了混合物的活化能。为进一步确定生物质灰分对煤燃烧反应促进作用,将煤和生物质灰机械混合后研究了煤混合生物质灰的燃烧反应特性。当生物质灰分比例为百分之1时,传质过程起主导作用,而灰分覆盖在煤颗粒表面不利于传质的进行,因此混合了百分之1的灰分后的煤燃烧反应性劣于原煤。但是生物质灰分达到2%时,生物质灰分中催化组分开始起主导作用,使得煤的反应性有所改善。灰分组分可以显著改善煤的燃烧反应特性,其中K₂CO₃和Na₂CO₃对煤燃烧性能的促进效果最好,这可能是由于碱金属的自扩散性促进了氧气的扩散。而K₂CO₃比例的增加使得更多的氧气向炭表面扩散,降低了煤燃烧反应活化能,从而有利于煤燃烧反应的进行。生物质的添加可以改善煤的燃烧反应特性,同时也会恶化反应炉的运行条件,因此对混合物灰熔融性进行研究。结果表明混合40%的生物质后,灰变形温度下降了150^oC。煤灰熔融温度的降低一方面是由于煤灰中Si O₂、Al₂O₃、高岭土和赤铁矿含量都随着生物质比例的增加而减少,另一方面KCl含量随着生物质混合比的增加而增加。添加了不同生物质灰分组分后,煤灰熔融温度均有不同程度的下降,与此同时XRD结果显示添加碱金属和碱土金属后,出现了低温共晶体峰(如K₂SO₄),这说明这些组分与煤灰中组分存在相互作用,但是添加Fe₂O₃和Mg O并未出现新相,这可能是添加Fe₂O₃和Mg O后灰熔融温度高于添加碱金属和碱土金属化合物的原因。XRD结果还显示随着K₂CO₃比例的增加,Si O₂、Al₂O₃、高岭土等高熔点物质衍射峰强度逐渐被削弱,低熔点化合物K₂SO₄的峰会在K₂CO₃比例达到2%开始出现并随着K₂CO₃比例增大而增大,这些结果导致了灰熔融温度的降低。生物质的添加可以改善煤燃烧反应特性,同时也会降低煤灰熔融温度,从而不利于反应炉的运行,因此在使用生物质和煤混合燃烧时,需要选取适宜生物质混合比,结合煤和生物质混合燃烧的相互作用,可以发现,生物质混合比为20%时,可以较好的兼顾改善燃烧反应特性,且避免灰熔融温度过低带来的运行问题。