污泥炭与生物质共燃特性研究：热行为、协同效应、灰熔特性及动力学分析

本研究通过热重分析仪（TGA）和马弗炉实验，系统探究了污泥炭（SC）与玉米秸秆（CS）共燃的热行为、协同效应及灰熔特性。研究发现SC与CS共燃时存在显著协同作用，CS比例增加可改善灰熔温度，为解决污泥炭单独燃烧效率低的问题提供了新思路，为污水处理厂污泥资源化利用提供了技术支撑。

　　

Highlight

污泥炭（SC）与玉米秸秆（CS）的共燃实验在热重分析仪（TGA）和马弗炉中进行，通过不同混合比例研究了燃烧特性、灰熔特性和动力学行为。结果显示SC与CS共燃时的最大失重率高于单独燃烧SC，且存在明显协同效应。CS比例增加显著改善了混合物的灰熔特性，为解决SC单独燃烧时灰分熔融温度低的问题提供了有效方案。

Co-combustion characteristics

可燃物的TG和DTG曲线（图1a-b）显示，SC或CS的燃烧过程可分为四个阶段：120°C以下的脱水阶段、120-350°C的挥发分析出阶段、350-550°C的固定碳燃烧阶段，以及550°C以上的矿物质分解阶段。值得注意的是，CS的加入使DTG曲线向低温区移动，20%CS混合样品在300°C出现新的失重峰，表明CS中的挥发性物质促进了SC的燃烧反应。

Conclusions

本研究证实SC与CS共燃能显著改善污泥炭的燃烧性能。随着CS比例增加，协同效应增强，燃烧性能指标（CI）提高38.6%，活化能降低12.4%。灰熔特性测试显示CS的加入使变形温度（DT）提高最多达140°C，这为解决污泥炭单独燃烧时的灰分熔融问题提供了重要依据。该成果为污泥资源化利用提供了创新解决方案。