随着能源短缺、环境污染的加剧,探索清洁高效的燃料,加快能源结构改善势在必行。我国是农业大国,生物质资源丰富,但整体利用率较低,尤其是秸秆类物质,热值低和灰熔点低影响了其高效利用。半焦作为中低温干馏热解得到的固体炭质产品,具有热值高、挥发分低、着火点高等特点。将秸秆和半焦进行掺混,并通过添加剂改性,制作成密度高、热值高、污染物排放少、灰熔点高的成型燃料。本文选取麦秆和稻秆两种典型生物质秸秆以及产自包头的半焦作为原料,按照不同掺混比例制作成复合成型燃料,并选用乙酸钙和磷酸二氢铵作为添加剂对其进行改性,对其燃烧性能、污染物排放特性、灰熔融特性进行了研究分析。本文开展的主要工作如下:（1）通过热值及热分析系统对原样以及不同掺混比下的成型燃料的燃烧特性进行了分析。成型燃料的热值随半焦比例增大呈线性增长趋势,半焦对燃料热值的提升显著。观察燃料的TG、DTG曲线可知生物质燃烧基本分为五个阶段:水分干燥阶段、挥发分析出和燃烧阶段、过渡阶段、焦炭燃烧阶段和燃尽阶段。半焦挥发分析出和燃烧阶段不明显,燃烧集中在焦炭燃烧阶段。原料方面两种秸秆的燃烧性能要优于半焦。秸秆掺混半焦制得的成型燃料燃烧性能随半焦掺混比例的增大而减弱,但减弱幅度均随半焦掺混比例的增大而减小。根据Coats-Redfern法,对不同温度段进行分段动力学拟合,拟合效果较好,计算出活化能E与指前因子A。挥发分析出燃烧阶段麦秆有效碰撞频率远大于稻秆,焦炭燃烧阶段半焦不易点燃但分子碰撞频率较高。掺混半焦后燃料活化能降低但有效碰撞频率也随之降低。（2）通过污染物排放系统对成型燃料的硫、氮污染物排放特性进行了分析。800℃和900℃时秸秆原料自固硫性良好,半焦燃烧时无SO2析出,氮析出率较低。秸秆掺混半焦后的成型燃料硫氮排放水平进一步降低,但与掺混比例之间并非线性关系。1000℃时秸秆原样硫氮排放规律变化明显,由单峰变为双峰,SO2和NO发生了明显的二次析出。两种秸秆掺混半焦后,硫排放时间均随半焦比例的增大而延长且第二个峰延后,麦秆掺混半焦后两个峰值均有明显降低,稻秆峰值无明显变化,氮排放曲线变化规律基本相同,NO的二次析出峰消失,变为时间较长的缓慢析出,硫、氮析出率均下降。选取1000℃下掺混比7:3作为参照,秸秆-半焦成型燃料添加乙酸钙后SO2和NO的排放情况改善明显,硫排放曲线均由双峰变为单峰,SO2的二次析出现象消失,排放时间缩短,峰值降低,氮排放曲线NO缓慢析出阶段消失,峰值降低。添加量在钙硫摩尔比Ca/S=2时综合效果最好,此时麦秆-半焦成型燃料硫析出率减少了 81%左右,氮析出率减少了 52%左右,稻秆-半焦成型燃料硫析出率减少了 79%左右,氮析出率减少了 51%左右。磷酸二氢铵的添加会使硫氮氧化物排放量增加,当P/K=1.5时比较明显,所以复合添加剂中磷酸二氢铵的添加量最好控制在P/K=1以下。（3）从结渣倾向判别指数、灰熔融特征温度、灰形貌三个方面对成型燃料的灰熔融特性进行了分析。两类秸秆结渣倾向比较严重,灰熔融性能较差,半焦的整体抗结渣性能要优于两种秸秆。麦秆和稻秆在掺混半焦以后灰熔点提升,但仍处于严重结渣倾向区间,需要通过添加剂进行改善。秸秆半焦掺混比7:3的成型燃料作为对照,磷酸二氢铵对灰熔点提升效果明显,P/K=1时软化温度均脱离了严重结渣倾向区间,继续加入乙酸钙后灰熔融性能进一步改善,考虑到实际成本、提升幅度以及污染物排放状况,复合添加剂选择P/K=1,Ca/S=2时最佳。秸秆原料灰分的宏观形貌在800～1000℃时显示出了比较明显的团聚收缩现象,质地较硬,熔融情况随温度升高逐渐严重,掺混半焦、添加磷酸二氢铵和乙酸钙后,均一定程度的改善或者消除了熔融现象,灰样变得更为松散,孔洞逐渐消失,表面更光滑,微观形貌表现为从带有收缩孔的光滑块状聚集物变得更加分散,表面更粗糙,温度低时还能继续保持纤维状结构。根据XRD图谱分析可知,掺混半焦后生成少量铝酸钙盐、铁酸钙盐、磷酸盐以及Ca、Al、Fe的复合硅酸盐,熔点升高,加入复合添加剂后,检测到大量热稳定性较高的K-Ca-P盐类以及多种高熔点复合磷酸盐。