随着生物质发电产业在全球范围内的广泛应用和蓬勃发展,生物质电厂装机容量规模不断扩大必将产生大量的生物质灰。目前,大部分的电厂生物质灰一般被用作建筑原料或者作为化肥生产的辅料而还田,由于灰分多变及有害组成,为使用带来了潜在问题。本论文针对生物质灰应用于建筑原料和农林植被土壤改良中存在的问题入手,以生物质电厂飞灰为原料,通过筛分分离出生物质飞灰中的未燃尽炭部分和较为纯净的细灰部分。对分离的细灰进行超声波辅助滤洗处理,对未燃尽炭进行燃料燃烧特性和制备超级电容器电极用活性炭研究,开展了以下工作:(1)对筛分后粒径<0.2 mm的生物质细灰,采用超声波辅助浸出水溶性成分,探索了超声时间、浆液温度、液固质量比三因素对生物质细灰中主要水溶性成分浸出过程的影响。结果表明,适度增加超声时间、提高浆液温度以及增加液固质量比对于细灰中元素K、Na、Ca、Zn等的溶出具有促进作用。基于实际工艺成本需要,适宜的超声时间为20 min,适宜的浆液温度为50℃,适宜的液固质量比为3:1。此外,超声时间、浆液温度、液固质量比对于生物质飞灰中的重金属元素浸出过程均有一定的影响,但由于重金属元素大多分布在灰中难溶性矿物质中,所以其浸出率保持在一个较低的水平,重金属元素钴(Co)、铬(Cr)、镍(Ni)、铅(Pb)等浸出率分别低于0.1%,0.3%,0.05%,0.1%,对细灰浸出液用于生产农业肥料无明显影响。经过超声波浸出后的细灰,其碱金属元素K、Na和Ca含量分别实现了不同程度的降低,非金属元素C1和S也明显的降低,可进一步处理后作为工业建材原料使用。(2)生物质飞灰中的未燃尽炭具有生物质炭燃料属性,用作替代燃料是简单易行的技术之一。对筛分得到的粒径>0.3 mm的未燃尽炭进行燃料和燃烧特性研究,对其进行工业分析、元素分析以及热值分析等基本燃料特性分析,结果显示,未燃尽炭挥发分含量较低但具有较高的固定碳含量,热值为21.94 MJ/kg。此外,未燃尽炭中含有一定量的K和Ca等元素,在燃烧时这些元素起到了一定的自固硫作用。采用热重法分析未燃尽炭的燃烧特性,结果显示,其着火温度在400℃左右,整个燃烧过程中挥发分燃烧阶段与固定碳燃烧阶段结合在350-650℃温度区间内共同形成一个宽而高的失重峰,并在730℃时达到燃尽阶段。对未燃尽炭燃烧过程中的SO2和NO排放进行测试,结果表明,在常见的生物质锅炉燃烧温度区间内其污染物排放均满足了排放标准,可作为清洁替代燃料进行应用。将未燃尽炭和生物质树皮原料按照8:2的比例同时添加一定量的粘结剂进行简单掺混制备成型燃料,其热值为20.55 MJ/kg,且在常见的生物质锅炉燃烧温度范围内其SO2和NO排放依旧满足排放标准,具有较好的应用前景。(3)生物质飞灰未燃尽炭经历了高温热解以及燃烧的过程,物理化学性质相较生物质原料均发生了极大的变化,具有较大的比表面和孔隙率。采用KOH活化法将粒径>0.2 mm未燃尽炭制备成活性炭,在浸渍比4.5:1时比表面积达2073 m2·g-1,孔容达1.393 cm3·g-1,其孔径主要集中在0.5-0.8 nm和2-4 nm,比表面积增长主要是由于微孔的增多而导致。将活性炭用于制备超级电容器电极,表现出了良好的电化学性能,充放电效率高、电容性能优良。其中HYC-3.5活性炭样品性能最优,在电流密度0.1 A·g-1时,其质量比电容值达到了 233 F·g-1。通对HYC-3.5样品进行微观形貌和微晶结构分析,发现其表面孔隙结构发达,内部含有一定量的石墨微晶结构和多层石墨结构,这些对于提高活性炭导电性能、改善其电化学性能有着很好地促进作用。对超级电容器循环稳定性进行测试,发现HYC-3.5样品在5 A·g-1电流密度下经过5000次连续充放电后,电容器质量比电容保持率为93.57%,电容衰减幅度很低,说明HYC-3.5活性炭样品具有较好的电化学稳定性。本文研究结果为生物质飞灰用于工业建筑原料和土壤改良肥料提供了可选的技术路径和依据,对实现生物质飞灰的高附加值利用、延长生物质燃料发电利用的产业链具有一定指导意义。