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为评估油棕废弃物、橡胶木（Hevea brasiliensis）和刺槐木（Albizia chinensis）燃烧的灰相关风险及混合影响，研究人员通过 DTF 燃烧实验、SEM 和 XRD 分析等，发现橡胶木可降低油棕废弃物的结渣和积灰风险，为改善燃烧灰问题提供思路。
在能源转型与碳中和目标的驱动下，生物质作为可再生能源的重要组成部分，其高效清洁利用成为全球关注的焦点。然而，生物质中普遍含有的碱金属、氯元素等成分，使其在燃烧过程中易引发结渣、积灰（fouling）和腐蚀等灰相关问题，严重制约了生物质能源的规模化应用。尤其是东南亚地区丰富的油棕废弃物、橡胶木和刺槐木等生物质资源，尽管具有巨大的能源潜力，但它们在高温燃烧时的灰沉积特性及相互作用机制尚不明确，亟需深入研究以解决实际应用中的技术瓶颈。
为了揭示不同生物质及其混合燃烧的灰沉积风险，来自相关研究机构的科研团队开展了针对性研究。该研究成果发表在《Biomass and Bioenergy》，为生物质能源的安全高效利用提供了关键数据支撑。
研究人员采用了多维度的技术方法：首先对油棕废弃物（PO，由 50 wt% 空果串和 50 wt% 油棕叶鞘混合而成）、橡胶木（RW）和刺槐木（SW）进行了材料表征；通过经验计算进行初始风险预测；利用滴管炉（DTF）进行实验室规模的燃烧实验；并借助扫描电子显微镜（SEM）和 X 射线衍射（XRD）对燃烧后的灰样进行微观结构和矿物组成分析，系统评估了结渣、积灰和腐蚀风险。
生物质特性分析
实验选取的生物质样品包括来自印尼东加里曼丹邦坦的油棕废弃物、邦加 - 邦加勿拉湾的橡胶木和东爪哇玛琅的刺槐木，均粉碎至 250 μm 以下。分析显示，刺槐木的水分含量最低（6.35 wt%），油棕废弃物的灰分含量最高（5.92 wt%），这与其较高的硅酸盐和碱金属含量相关。橡胶木的挥发分与刺槐木相近且高于油棕废弃物，高挥发分特性使生物质燃料相比煤炭等化石燃料更易点燃和燃尽。
单一燃烧与混合燃烧的灰沉积风险
单一燃烧实验表明，油棕废弃物、橡胶木和刺槐木燃烧时均因探针上烧结灰的存在而具有较高结渣和积灰风险，灰分中以低熔点颗粒和矿物为主。但橡胶木表现出相对较低的风险，其灰分中未熔融颗粒较多，且含有更多高熔点矿物。进一步研究发现，将橡胶木与油棕废弃物混合燃烧时，相比单一燃烧油棕废弃物或油棕废弃物与刺槐木的混合燃烧，灰沉积量减少，未熔融灰颗粒增多，显著降低了结渣和积灰风险。而刺槐木与油棕废弃物混合燃烧时，灰沉积特性未呈现类似改善效果。
灰样微观结构与矿物组成
SEM 观察显示，单一油棕废弃物燃烧产生的灰颗粒多呈熔融团聚状态，而橡胶木灰颗粒则以分散的未熔融形态为主。XRD 分析证实，橡胶木灰中含有石英（SiO?）、钙铝黄长石（Ca?Al?SiO?）等高熔点矿物，而油棕废弃物灰中则富集钾长石（KAlSi?O?）等低熔点相。混合燃烧实验中，橡胶木的加入抑制了低熔点共晶相的形成，减少了粘性灰沉积的可能性。
研究结论表明，橡胶木因自身灰分中高熔点矿物含量丰富且未熔融颗粒占比高，在单一燃烧和与油棕废弃物共燃时均表现出较低的结渣和积灰倾向，其添加可有效改善油棕废弃物燃烧的灰相关问题。相比之下，刺槐木对油棕废弃物灰沉积风险的调控效果不显著。该研究首次系统揭示了橡胶木在生物质共燃中的抗结渣潜力，为东南亚地区乃至全球生物质能源的优化利用提供了新策略 —— 通过合理配比不同生物质原料，可针对性调控燃烧过程中的灰沉积行为，降低工业锅炉运行中的维护成本和安全风险。研究结果对于推动生物质能的商业化应用、实现可持续能源转型具有重要的实践指导意义，为开发环境友好型生物质燃烧技术奠定了理论基础。
