劉孟齊，胡章茂，田?紅，尹艷山，劉?亮，陳冬林

杜仲藥渣與煤的混燒特性及灰熔融特性研究

劉孟齊1, 2，胡章茂1, 2，田?紅1, 2，尹艷山1, 2，劉?亮1, 2，陳冬林1, 2

(1. 長沙理工大學能源與動力工程學院，長沙 410114；2. 長沙理工大學清潔能源與智能電網(wǎng)2011協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410114)

本文采用熱重分析儀分析了杜仲藥渣和石下江煤的混合樣品的燃燒特性，采用灰熔點測試儀、X射線熒光儀、X射線衍射儀及掃描電子顯微鏡對混合物灰樣的灰熔融特性變化進行了分析．結果表明：藥渣摻混比為40%時著火溫度最低；加入90%藥渣時，穩(wěn)燃性指數(shù)、綜合燃燒特性指數(shù)、最大燃燒速率和平均燃燒速率值均達到最大，燃盡溫度最?。辉诙胖偃~渣和煤的共燃過程中，發(fā)生了協(xié)同作用，生成了一些新的礦物質，混合灰樣的灰熔融溫度隨著藥渣質量分數(shù)的增多而減?。?/p>

杜仲藥渣；煤；混合燃燒；灰熔融特性

中國是世界上最大的中藥生產(chǎn)和出口國，每年產(chǎn)值高達數(shù)百億元[1]，與此同時每年還產(chǎn)生了將近6000萬噸的中藥藥渣[2]．目前，對中藥渣主要采用填埋、堆放等常規(guī)方法進行處置，這不僅導致企業(yè)處理成本高，而且中藥渣所含有的有害物質會給水、空氣和土壤造成污染．中藥渣富含纖維素、半纖維素和木質素，而且相對于分散的生物質來說，中藥渣是一種高度集中化的資源，可見中藥渣是一種潛在的生物質能源資源．對中藥渣這一潛在的資源加以利用，不僅可以變廢為寶，降低對化石能源的依賴，而且可以減輕中藥渣處置過程中造成的環(huán)境危害．

焚燒是被廣泛用來實現(xiàn)生物廢棄物能源利用的手段．但是由于生物廢棄物(包括中藥藥渣)本身的成分和性質，其直接燃燒存在著對環(huán)境污染大、設備易結渣等問題．有研究表明，生物廢棄物和煤的共燃是比較好的實現(xiàn)生物廢棄物燃燒利用的手段．基于此，國內外大量學者開展了生物質/生物廢棄物和煤共燃特性以及灰熔融特性的研究．劉豪等[3]分別研究了某林場樹葉和樹枝與煤的混合燃燒特性，發(fā)現(xiàn)在煤中添加生物質可提高煤的著火性能和燃盡特性．劉寶宣等[4]研究了紅霉素過期藥渣和煙煤混燒的動力學模型，發(fā)現(xiàn)對于添加比小于30%的樣品，反應動力學模型相對于此樣品單獨燃燒時發(fā)生改變，而另一樣品的反應模型和單獨燃燒時相似，但反應級數(shù)發(fā)生變化．晏建波等[5]通過研究不同摻混比下油頁巖與煤的燃燒性能，得出油頁巖中添加一定量的煤有利于油頁巖的平穩(wěn)和充分燃燒，并且能降低油頁巖在固定碳燃燒階段的活化能．洪晨等[6]研究表明，超細化可促進混合物的燃燒，超細化與非超細化燃燒均存在動力學補償效應．任俊斌等[7]研究了不同摻混比下的松木屑灰和烏海煙煤在不同氣氛及殘?zhí)己肯聦旌匣胰廴谔匦缘挠绊?，發(fā)現(xiàn)殘?zhí)己枯^高時，生成了FeC共熔體，使得灰熔融溫度升高．馬修衛(wèi)等[8]得出加入生物質灰可明顯降低長治煤灰的全液相溫度，且熔融過程可劃分為兩個階段：含鈣礦物熔融和含鉀礦物熔融，含鉀礦物熔融在前，含鈣礦物熔融在后．Liu等[9]發(fā)現(xiàn)馬尾松和竹子經(jīng)過熱處理后，其成分和結構均發(fā)生改變，經(jīng)熱處理后灰中的細長顆粒與板狀物消失，且灰表面氣孔減少，結構變得更加致密．Deng等[10]研究了小麥和玉米秸稈兩種生物質和水洗處理后這兩種生物質的燃燒積灰特性，得出小麥和玉米秸稈的積灰過程可分為4個階段，趨勢為“快-慢-快-慢”．水洗處理后，沉積物中的鉀含量顯著降低，且其4個灰熔融特征溫度顯著升高．陳蓉等[11]通過對比稻殼和木屑的燃燒和結渣特性發(fā)現(xiàn)，這兩種生物質中堿金屬含量少，硅鋁含量多，灰分與煤類似，在600℃與800℃兩種灰化溫度下結渣嚴重．

在中國、日本、韓國等國，杜仲是一種重要的藥用植物，其葉、莖、皮以及雄蕊花被用來提取藥物治療許多疾?。覈磕甓胖偎幵?eucommia leaf residues，ELR)產(chǎn)量達到數(shù)百萬噸，其粗放的處置方式造成了嚴重的水、空氣和土壤環(huán)境的污染．目前，國內不少學者對杜仲藥渣的再利用開展了研究，但這些研究都是著眼于將杜仲藥渣制成生物肥料[12]或者進行有用成分的二次提取來展開的[13]．生物肥料目前在國內難以推廣，而杜仲藥渣二次提取后并不能解決殘渣的處置和環(huán)境污染問題．杜仲藥渣的能源化利用是一種解決杜仲藥渣處置和由此引起的環(huán)境問題的有效手段．但是杜仲藥渣的揮發(fā)分含量高，熱值較低，且含有大量的低熔點鹽，其燃燒產(chǎn)物有可能造成燃燒設備積灰結渣等問題．因此，要實現(xiàn)杜仲藥渣的能源化利用，將杜仲藥渣和煤共燃并研究其共燃特性以及灰熔融特性是非常有必要的，但目前鮮見相關研究工作報道．石下江煤(Shixiajiang Coal，SC)是湖南一種典型煤種，其在爐內燃燒時的溫度較高、產(chǎn)生的熱量較多、燃燒效率較高，對鍋爐的磨損和腐蝕也相對較小[14]，因此，本文選取杜仲藥渣與石下江煤兩種樣品，按照不同的摻混比，利用TG、XRD、XRF、SEM等方法分析其混合樣品的共燃特性及灰熔融特性，為杜仲藥渣混煤在燃煤電廠應用時的混燒和結渣狀況提供理論依據(jù)．

1?實驗樣品和方法

1.1?實驗樣品

本文試驗所用的杜仲藥渣由張家界恒興生物科技有限公司提供，煤選用邵陽市洞口縣石下江鎮(zhèn)的石下江煤．將杜仲藥渣與石下江煤樣品用粉碎機進行粉碎、研磨至粒徑小于0.075mm，然后置于鼓風干燥箱中在105℃恒溫條件下干燥12h．冷卻取出后按照杜仲藥渣和石下江煤質量比(ELR/SC)為0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1和10∶0的比例進行摻混，得到11種不同配比的混合物樣品．

采用5E-MAC Ⅲ工業(yè)分析儀與varioEL Ⅲ元素分析儀對杜仲藥渣與石下江煤這兩種原料進行工業(yè)分析和元素分析，結果如表1所示；用日本理學RIGAKU ZSX Priums X射線熒光儀對其進行灰成分分析，結果如表2所示．從表1可知，杜仲藥渣中的揮發(fā)分ad含量較高，為69.85%，石下江煤中的固定碳C,ad(49.88%)和灰分ad(29.24%)均高于杜仲藥渣；杜仲藥渣和石下江煤中的C元素含量相差不大，而杜仲藥渣中的O元素含量比石下江煤高．從表2可知，杜仲藥渣灰中的堿性氧化物高于石下江煤，而酸性氧化物含量則低于石下江煤．

表1?杜仲藥渣和石下江煤基礎特性分析

Tab.1?Basic characteristic analysis of ELR and SC

注：ad表示空干基；*通過差量法計算得出

表2?杜仲藥渣和石下江煤的灰成分分析

Tab.2?Ash composition of ELR and SC

1.2?試驗方法

用分析天平稱(10±0.1)mg摻混的混合樣品及原樣，利用Netzsch STA449F3差熱分析儀進行熱重實驗，實驗溫度設置為30～1000℃，以30℃/min的升溫速率進行加熱，實驗氣氛模擬空氣環(huán)境，進氣流量為100mL/min，實驗得到樣品質量隨溫度變化的失重曲線．

依據(jù)GB/T 212—2001制備標準混合灰樣：將11種不同配比的ELR/SC混合樣品分別置于馬弗爐中，在815℃的灰化條件下制取11組不同摻混比下的混合灰樣．

將制得的灰樣制成底邊長為7mm、高20mm的小灰錐，依照《煤灰熔融性的測定方法》(GB/T 219—2008)的角錐法，利用SDAF2000d灰熔點測定儀，在弱氧化性氣氛下對11組灰樣的灰熔點進行測定，測得灰渣的4個特征溫度：變形溫度(D)、軟化溫度(S)、半球溫度(H)、流動溫度(F)．

采用帕納科Empyrean銳影X射線衍射儀對配置好的混合灰樣進行礦物質分析．實驗條件：掃描角度10°～80°，掃描速度5°/min，步長為0.013°．XRD實驗數(shù)據(jù)采用JADE6.5分析軟件來檢測混合灰中所含的礦物質．

采用Quanta 250 FEG掃描電子顯微鏡對11組灰樣的微觀形貌以放大2000倍進行觀察．

2?結果與討論

2.1?燃燒特性分析

不同摻混比的杜仲藥渣與石下江煤在30℃/min升溫速率下共燒的TG和DTG曲線如圖1所示．根據(jù)DTG曲線，可將整個失重過程分為3個階段：失水階段(Ⅰ)、揮發(fā)分燃燒階段(Ⅱ)和固定碳燃燒階段(Ⅲ).每一階段都有相應的最大失重速率峰．從總體上看，隨著杜仲藥渣摻混比的增大，當溫度由400℃升溫至700℃時，TG曲線向低溫區(qū)移動，說明混合物的燃燒質量得到了改善．在階段Ⅰ，當溫度從室溫升高到200℃時，由于杜仲藥渣的含水量高于石下江煤，ELR/SC混合的最大失重峰隨著杜仲藥渣混合比的增加而增大．在階段Ⅱ，杜仲藥渣摻混比較高的DTG曲線峰寬較大，最大失重速率峰也逐漸增高，原因是大部分揮發(fā)分的釋放和燃燒．又因為杜仲藥渣的結構疏松多孔，揮發(fā)分燃燒過后，固定碳表面也逐漸呈現(xiàn)多孔狀，所以混合燃料的燃燒表面積增大，燃燒反應速率得到提高．相反，在固定碳燃燒階段(階段Ⅲ)，由于混合燃料中的固定碳含量逐漸減少，混合物的燃燒速率隨藥渣添加比的增加而減?。枰⒁獾氖牵擡LR∶SC為9∶1時，其TG曲線比純杜仲藥渣的TG曲線還低，其DTG曲線峰值也高于純杜仲藥渣，這可能是由于在此種摻混比下，杜仲藥渣和石下江煤之間發(fā)生的協(xié)同作用極大地促進了燃燒反應的發(fā)生．

基于TG和DTG曲線，可以獲得燃料的著火溫度(i，℃)、燃盡溫度(h，℃)、最大燃燒速率(DTG,max，%/min)、最大燃燒速率對應溫度(max，℃)以及平均燃燒速率(DTG, mean，%/min)，并可在此基礎上進一步獲得綜合燃燒特性指數(shù)S[15]和穩(wěn)燃性指數(shù)[16]：

式中：S反映了燃料著火和燃盡的綜合特性，S數(shù)值越大，表明燃料燃燒特性越佳；穩(wěn)燃性指數(shù)反映著火后的燃燒狀態(tài)，越大，燃燒狀態(tài)越好．相關計算結果如表3所示．由表3可知，藥渣摻混比增至40%時著火溫度降到最低，之后略有升高且趨于穩(wěn)定．因此，在藥渣較少的情況下，40%的藥渣混合比最易著火．在藥渣添加比為90%時，混合燃料的燃盡溫度h最低，而最大燃燒速率DTG,max、平均燃燒速率DTG,mean、穩(wěn)燃性指數(shù)和綜合燃燒特性指數(shù)S值皆達到最大，表明此種摻混比下燃料的綜合燃燒特性及著火后的燃燒狀態(tài)是最佳的，因此可以通過添加大比例藥渣來節(jié)省燃煤電廠的煤耗．此種摻混比下混合燃料的燃盡溫度最低和燃燒速率最快這一結果也可為產(chǎn)生大批量杜仲藥渣的生物制藥廠快速處理這些藥渣提供理論依據(jù)．

表3?杜仲藥渣與石下江煤混合燃燒的特征參數(shù)

Tab.3?Characteristic parameters of ELR and SC co-combustion

燃料的活化能對燃料的反應速率有非常大的影響．基于TG-DTG曲線，采用Coats-Redfern法可以計算得到燃料的活化能，具體計算過程在文獻[15]中有詳細描述，由于篇幅所限，此處不做贅述．本文采用該方法計算得到了純杜仲藥渣、純石下江煤和杜仲藥渣與石下江煤混合物的活化能，計算結果如表4所示．從表4中可以看到，石下江煤的活化能最高，杜仲藥渣的活化能最低，隨著杜仲藥渣在混合物中的含量從10%增加到80%，混合物的活化能逐漸降低；而當杜仲藥渣的含量為90%時，混合物的活化能有一個小幅度的上升．總的來說，增加杜仲藥渣含量有助于降低混合物的活化能．

如果杜仲藥渣和石下江煤之間無協(xié)同作用，則ELR/SC混合物的活化能是純杜仲藥渣和純石下江煤的活化能簡單疊加，此時可以根據(jù)ELR和SC計算得到混合物的活化能預估值BP[17]：

表4?杜仲藥渣與石下江煤混合物的活化能

Tab.4?Activation energies of ELR/SC blends

式中：SC為煤的摻混比例；ELR為藥渣的摻混比例．

BP和B之間的差值反映了杜仲藥渣和石下江煤之間協(xié)同效應的效果．當BP大于B時，說明杜仲藥渣和石下江煤之間的協(xié)同效應對混合物的燃燒過程起到了促進作用，反之則為抑制作用．從表4可以看到，對于每一種摻混比下的混合燃料，BP都大于B，這說明在石下江煤中添加杜仲藥渣對混合燃料的燃燒起到了促進的正向協(xié)同作用．

2.2?灰熔融特性分析

圖2給出了混合物燃燒后灰分的D、S、H以及F隨杜仲藥渣的質量分數(shù)的變化關系．由圖2可知，隨著杜仲藥渣摻混比的增加，這4個熔融特征溫度都逐漸降低，都呈現(xiàn)出較好的線性變化關系，但變化幅度卻有所不同．D在杜仲藥渣摻混比為0～10%時降低幅度較小，隨后變化較為均勻；S在杜仲藥渣摻混比為0～30%范圍內減小幅度較大，為45℃；H的減小幅度幾乎比較穩(wěn)定；F在杜仲藥渣摻混比為0～50%內的減小幅度相比60%～100%時大，且F＜1350℃，符合液態(tài)排渣要求．

表5 不同配比下混合灰的堿酸比、硅鋁比、硅比

Tab.5 Ratio of alkali to acid，silicon aluminum ratio，and silicon ratio of mixed ash at different blending ratios

圖2?不同摻混比下的樣品的灰熔融溫度

2.3?灰礦物質分析

圖3給出的是11組配比下灰樣的XRD圖譜．從XRD圖譜可以定性地分析出灰樣中的礦物質組成和含量變化，從而可反映出混合灰樣的灰熔融?特性．

由圖3可知，純石下江煤灰樣中主要由石英(SiO2)、赤鐵礦(Fe2O3)、莫來石(3Al2O3·2SiO2)、硅線石(Al2(SiO4)O)等礦物組成．高溫下，SiO2較易和Fe2O3、CaO、MgO等氧化物形成熔點低的共晶化合物，使得灰熔點降低，且石英熔融物具有黏性，冷卻時較易形成玻璃體，導致結渣的可能性增強．純杜仲藥渣灰樣中主要包含４種礦物：硬石膏(CaSO4)、硅灰石(Ca3Si3O9)、鈣長石(CaAl2Si2O8)、透輝石(CaMgSi2O6)，其中CaSO4在灰粒間能起到黏結作用，可能會使積灰結渣程度增強；對于ELR/SC混合物，其灰樣中的礦物成分并不是純杜仲藥渣灰樣和純石下江煤灰樣中礦物成分的簡單疊加．當杜仲藥渣摻混比為10%時，莫來石衍射峰消失，硅線石轉化為鎂硅鈣石．加入杜仲藥渣使得高熔點的莫來石(熔點1850℃)衍射峰消失，可能是赤鐵礦中的三價鐵元素的助熔效果與其形成低溫共熔體所致，這也是混合灰熔融溫度降低的主要原因．當杜仲藥渣摻混比增加為20%時，出現(xiàn)了較高熔點礦物質霞石(KNa3(AlSiO4)4，熔點1520℃)，但霞石在高溫下可起到助熔的作用，故灰熔融溫度將進一步降低，灰渣粘結性也進一步增強．杜仲藥渣配比為30%時出現(xiàn)了硅灰石，它的出現(xiàn)是CaO和SiO2相互作用的結果．杜仲藥渣配比增加到40%時，出現(xiàn)了三斜磷鈣石(CaHPO4)這一較少見的礦物，其能與酸性成分發(fā)生反應．當杜仲藥渣配比增加到50%，石英的衍射峰有所增強，同時出現(xiàn)了蒙脫石(Al2O9Si3)的衍射峰．當杜仲藥渣摻混比為60%、70%時，分別生成了低熔點的鋁硅酸鹽礦物鈉長石(Na2O·Al2O3·6SiO2)和鈣長石，因此灰熔點又進一步減?。c長石和鈣長石這二者長石類礦物能與其他含硅礦物形成共熔物，在高溫時這些熔體會與其他小顆粒物粘結、團聚在一起，一方面會使積灰結渣加劇，另一方面對減小灰渣的熔融特性有益．杜仲藥渣摻混比增至80%和90%時，出現(xiàn)了硅鋁酸鈉(AlNaO6Si2)的衍射峰，同時在90%時還出現(xiàn)了低熔點的礦物透輝石(熔點1391℃)，所以灰熔點在繼續(xù)降低．從上述分析可知，杜仲藥渣和石下江煤在共燃過程中，發(fā)生了相互作用，生成了一些新的物質，導致灰的熔點降低．另外，產(chǎn)生的一些低溫共熔物以及具有黏性的礦物使得積灰結渣趨勢增強．

Q—石英(SiO2)；M—莫來石(3Al2O3·2SiO2)；H—赤鐵礦(Fe2O3)；S—硅線石(Al2(SiO4)O)；Me—鎂硅鈣石(Ca3MgSi2O8)；A—硬石膏(CaSO4)；N—霞石(KNa3(AlSiO4)4)；Mo—三斜磷鈣石(CaHPO4)；W—硅灰石(Ca3Si3O9)；Mon—蒙脫石(Al2O9Si3)；Al—鈉長石(Na2O·Al2O3·6SiO2)；An—鈣長石(CaAl2Si2O8)；So—硅鋁酸鈉(AlNaO6Si2)；D—透輝石(CaMgSi2O6)

2.4?灰渣表面形貌分析

為了更加直觀地研究不同杜仲藥渣和石下江煤配比下混合灰樣的表面微觀形貌，利用SEM觀察11組樣品燃燒后灰的形貌特征，如圖4所示．圖4(a)為純石下江煤灰的電鏡掃描圖，從圖中可以看到灰樣顆粒表面光滑致密，且?guī)缀鯚o孔隙結構，灰渣顆粒小、數(shù)量多且分散．圖4(k)為純杜仲藥渣灰的電鏡掃描圖，從圖中可以看到灰樣呈現(xiàn)出柱體熔融狀，結合其熔融溫度和XRD結果分析，主要由灰熔點低的硬石膏、硅灰石、鈣長石和透輝石這４種礦物質熔融所致．圖4(b)～(j)為不同杜仲藥渣質量分數(shù)下ELR/SC混合物灰的電鏡掃描圖，總的來說，混合物的灰渣表面無粘附的小碎屑顆粒，說明混合燃料燃燒完全，幾乎無碳粒等可燃物殘留．從圖4(b)～(e)可以看到，隨著杜仲藥渣配比從10%增至40%，能直觀地觀察到渣樣顆粒逐漸變大，小顆粒集聚結塊程度增大，棱角顯得更加分明，可能的原因是隨著杜仲藥渣摻混量的增多，灰渣中堿金屬含量增多，形成的堿金屬化合物不僅本身熔點較低，且它們之間較易粘結、發(fā)生低溫共熔現(xiàn)象．從圖4(f)和4(g)可以看到，杜仲藥渣摻混比為50%和60%時，渣塊顆粒略有減小，但塊狀顆粒表面平整光滑，其結構更加緊湊密實．從圖4(h)和4(i)可以看到，在加入70%和80%的杜仲藥渣時，大塊狀顆粒上有明顯的縫隙和氣孔出現(xiàn)，是燃燒時產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物揮發(fā)所致．當杜仲藥渣配比為90%時，從圖4(j)可以看到灰渣顆粒表面有一定弧度的龜片式凹陷，這可能是從一個空心彎曲大顆粒上碎裂而形成的．

圖4?不同杜仲藥渣配比樣品燃燒后灰的形貌特征

3?結?論

本文通過熱重分析研究了杜仲藥渣和石下江煤的共燃特性，采用XRD、XRF、SEM等方法分析其ELR/SC燃燒后的灰熔融特性．

(1) 杜仲藥渣和石下江煤混合燃料的TG和DTG曲線表明，混燒過程中分為3個階段．藥渣摻混比為40%時著火溫度降到最低；在杜仲藥渣添加比為90%時，穩(wěn)燃性指數(shù)、綜合燃燒特性指數(shù)、最大燃燒速率和平均燃燒速率值均達到最大，燃盡溫度達到最低.

(2) 隨著杜仲藥渣摻混比增加，混合灰樣的灰熔融溫度呈降低趨勢．藥渣中所含的CaO、MgO和K2O是降低煤灰熔點的主要成分．高熔點礦物莫來石轉化為熔點較低的鈉長石、鈣長石，且鈉長石、霞石和透輝石等礦物之間較易發(fā)生低溫共熔，使得灰熔融溫度降低．

(3) 掃描電鏡圖表明，ELR/SC混合物的灰渣表面無黏附的小碎屑顆粒，幾乎無碳粒等可燃物殘留，說明混合燃料燃燒完全．杜仲藥渣灰樣中的顆粒尺寸最大，石下江煤灰渣中顆粒尺寸最小，其余ELR/SC混合物的灰渣顆粒尺寸先是隨著杜仲藥渣含量從10%增加到40%，而后慢慢增大，然后在杜仲藥渣含量為50%時突然變小，最后再隨杜仲藥渣含量的增加而慢慢增大；當杜仲藥渣含量為70%、80%時，混合物灰樣顆粒出現(xiàn)裂縫，當杜仲藥渣含量為90%時，混合物灰樣顆粒破碎，尺寸變?。?/p>

［1］ Lin A X，Chan G，Hu Y，et al. Internationalization of traditional Chinese medicine：Current international market，internationalization challenges and prospective suggestions[J].，2018，13：9(1-6).

［2］ Guo T，Wang Y，Zhu Y L，et al. The reutilization of herbal residues[J].，2013，726-731：2993-2996.

［3］ 劉?豪，邱建榮，董學文，等. 生物質和煤混合燃燒實驗[J]. 燃燒科學與技術，2002，8(4)：319-322.

Liu Hao，Qiu Jianrong，Dong Xuewen，et al. Experimental research on co-combustion of biomass and coal [J].，2002，8(4)：319-322(in Chinese).

［4］ 劉寶宣，蔣旭光，呂國鈞，等. 藥渣與煤共燃燒動力學模型及逸出氣體分析[J]. 燃燒科學與技術，2015，21(2)：150-156.

Liu Baoxuan，Jiang Xuguang，Lü Guojun，et al. Thermal dynamics model analysis of combustion and evolved gas analysis of dregs/coal disposal[J].，2015，21(2)：150-156(in Chinese).

［5］ 晏建波，王海蓉，梁?棟，等. 油頁巖摻混煤的燃燒性能與排放性能[J]. 燃燒科學與技術，2014，20(2)：158-163.

Yan Jianbo，Wang Hairong，Liang Dong，et al. Combustion and emission performance of oil shale mixed with coal[J].，2014，20(2)：158-163(in Chinese).

［6］ 洪?晨，楊?強，王志強，等. 抗生素菌渣與煤混合燃燒特性及其動力學分析[J]. 化工學報，2017，68(1)：360-368.

Hong Chen，Yang Qiang，Wang Zhiqiang，et al. Co-combustion characteristics and kinetic analysis of antibiotic bacterial residue and coal[J].，2017，68(1)：360-368(in Chinese).

［7］ 任俊斌，李俊國，張永奇，等. 生物質與煙煤混合灰熔融特性影響因素的研究[J]. 燃料化學學報，2017，45(11)：1317-1322.

Ren Junbin，Li Junguo，Zhang Yongqi，et al. Influence factors for fusion characteristics of mixed ash between biomass and bituminous coal[J].，2017，45(11)：1317-1322(in Chinese).

［8］ 馬修衛(wèi)，李風海，馬名杰，等. 長治煤與生物質混合灰熔融特性研究[J]. 燃料化學學報，2018，46(2)：129-137.

Ma Xiuwei，Li Fenghai，Ma Mingjie，et al. Fusion characteristics of blended ash from Changzhi coal and biomass [J].，2018，46(2)：129-137(in Chinese).

［9］ Liu Z J，Zhang T，Zhang J，et al. Ash fusion characteristics of bamboo，wood and coal[J].，2018，161：517-522.

［10］ Deng L，Jin X，Long J M，et al. Ash deposition behaviors during combustion of raw and water washed biomass fuels[J].，2019，92：959-970.

［11］ 陳?蓉，王?華，王輝濤，等. 稻殼與木屑燃燒和灰結渣特性對比分析[J]. 太陽能學報，2015，36(7)：1749-1754.

Chen Rong，Wang Hua，Wang Huitao，et al. Comparative analysis of the combustion and ash slagging characteristics of rice husk and wood[J].，2015，36(7)：1749-1754(in Chinese).

［12］ 張昌偉. 杜仲葉渣栽培平菇及制備有機肥料和生物肥料研究[D]. 吉首：吉首大學，2014.

Zhang Changwei. Study on the Cultivation ofas Well as Preparation of Organic Fertilizer and Bio-Fertilizer by Leaves Residual ofOlive[D]. Jishou：Jishou University，2014(in Chinese).

［13］ 任?濤，李多偉，閆?釗，等. 杜仲葉殘渣酶預處理提取杜仲膠生產(chǎn)工藝[J]. 經(jīng)濟林研究，2013，31(1)：97-101.

Ren Tao，Li Duowei，Yan Zhao，et al. Techniques of extracting gutta percha by enzymolysis pretreatment of leaf residue inolive[J].，2013，31(1)：97-101(in Chinese).

［14］ 王?焱. 煤質特性對沖火焰鍋爐爐內燃燒影響的數(shù)值模擬[D]. 長沙：長沙理工大學，2012.

Wang Yan. The Research of Numerical Simulation on Effect of Coal Characteristics on Hedge Flame Boiler Combustion[D]. Changsha：Changsha University of Science and Technology，2012(in Chinese).

［15］ 李德波，張遠航，趙?菁，等. O2/CO2氣氛下煤粉燃燒特性及動力學分析[J]. 燃燒科學與技術，2018，24(3)：223-231.

Li Debo，Zhang Yuanhang，Zhao Jing，et al. Coal combustion characteristics and kinetics analysis in O2/CO2atmosphere [J].，2018，24(3)：223-231(in Chinese).

［16］ Zhang Y S，Zhang L H，Duan F，et al. Co-combustion characteristics of sewage sludge with different rank bituminous coals under the O2/CO2atmosphere[J].，2015，121：729-736.

［17］ Goldfarb J L，Ceylan S. Second-generation sustainabil-ity：Application of the distributed activation energy model to the pyrolysis of locally sourced biomass-coal blends for use in co-firing scenarios[J].，2015，160：297-308.

Co-Combustion and Ash Fusion Characteristics of Eucommia Leaf Residues and Coal

Liu Mengqi1, 2，Hu Zhangmao1, 2，Tian Hong1, 2，Yin Yanshan1, 2，Liu Liang1, 2，Chen Donglin1, 2

(1. School of Energy and Power Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China；2. Clean Energy and Smart Grid 2011 Collaborative Innovation Center，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China)

As one of the traditional Chinese medicine residues，the yield of eucommia leaf residues is very high，and their energy utilization is of great significance to the environment protection and energy supply. In this work，the co-combustion behavior of eucommia leaf residues(ELR)and Shixiajiang coal(SC)was investigated via thermogravimetric analysis，the ash fusion temperatures of the ELR/SC blends ash were measured，and the characteristics of ELR/SC blends ash were studied and analyzed by XRF，XRD and SEM. The results showed that，for the ELR/SC blends，the ignition temperature was the lowest when the mass fraction of ELR is 40%；when the fraction was 90%，the combustion parameters，including the stationary combustion performance index，comprehensive combustion index，maximum combustion rate and average combustion rate，reached the maximum，while the burnout temperature was the lowest. In the co-combustion process of ELR and SC，synergistic action occurred，and some new minerals were formed. The ash melting temperature of ELR/SC blends ash decreased with the increase of the content of ELR.

Eucommia leaf residues；coal；co-combustion；ash fusion characteristics

TK6，TQ53

A

1006-8740(2021)01-0090-08

10.11715/rskxjs.R201907018

2020-03-16．

國家自然科學基金資助項目(51706022)；湖南教育廳科學研究項目優(yōu)秀青年資助項目(18B145)；能源高效清潔利用湖南省高校重點實驗室開放基金資助項目(2015NGQ007)；可再生能源電力技術湖南省重點實驗室開放基金資助項目(2015ZNDL001).

劉孟齊（1995—??），男，碩士研究生，yingyumengqi@163.com.

胡章茂，男，博士，副教授，huzhangmao@163.com.