生物质锅炉自出现以来,一直受到积灰问题的困扰。积灰造成锅炉效率低,可利用率低,严重阻碍了生物质燃烧技术的推广。本研究基于25 kW高温一维炉系统,利用表面温度可控的积灰采样装置,在不同的工况条件下,对燃烧过程中的积灰进行取样,并分析其特性。考虑到近年生物质锅炉的蒸汽参数逐步提高,本文首先将采样管壁面温度分别控制在550、600、650℃三个水平上,研究这一条件对积灰形成的影响。研究发现:采样管温度较低时,积灰的凝结成核机制得到增强;温度较高时,撞击熔融机制得到增强。结合生物质锅炉的发展现状,确定后续研究中采样管表面温度维持600℃。为研究生物质积灰的形成机理,再现成灰物质的沉积规律,依次延长采样时间,采集积灰样品并进行分析。分别研究草本、木质生物质的积灰形成过程,发现生物质的积灰速度呈现“快-慢-快-慢”的变化。通过微观上的分析,认为凝结成核机制、撞击熔融机制在不同积灰阶段的相互作用,是造成积灰速度变化的原因。通过化学成分的分析,发现高反应性的钾(K)是影响积灰形成的主要成灰物质。基于本文生物质积灰的研究结果,设计了通过实验研究烟气中的K浓度对积灰的影响。在火焰区喷入雾化的钾盐溶液,改变烟气中的K含量。实验结果表明:积灰倾向与烟气中的K浓度有良好的相关性。形貌和成分分析表明,K蒸汽通过两条途径促进积灰的形成:一是与硅铝酸盐结合,形成低熔点共熔物;二是沉积在换热器和飞灰颗粒的表面,增加二者的表面粘性。已有研究表明,高岭石对K具有良好的捕集效果。本文选用两种高岭石含量不同的煤种,分别与生物质混烧,研究煤中矿物成分对生物质燃烧过程中积灰形成的影响。结果表明,高岭石含量丰富的煤种与生物质混烧时,会捕集烟气中的K,生成低熔点共熔物。这一过程影响积灰的形成:抑制了凝结成核机制,但增强了撞击熔融机制。就本文的研究,麦秆与富含高岭石的煤种混烧时积灰趋势降低,而混烧低高岭石含量的煤种时积灰倾向增强。