煤矸石是目前排放量最大的工业固体废弃物之一,具有低挥发分、高灰分、低热值和难燃烧等特点。同时,我国有大量的生物质资源,生物质具有高挥发分、低灰分的特点。煤矸石和生物质的混烧为综合利用煤矸石和生物质提供了一种新途径,不仅能节约能源,还有利于环保,具有很高的社会效益和经济效益。文中在深入分析煤矸石和生物质的利用及研究现状的基础上,对煤矸石和生物质以及它们的不同质量比例混合物进行了工业分析,并利用热重分析法研究了它们的热解与燃烧特性,得到了其热解特性参数与动力学参数。实验结果表明,生物质的热解过程可分为四个阶段:干燥阶段、预热阶段、挥发分析出阶段和碳化阶段,热解失重主要发生在挥发分析出阶段。生物质与煤矸石的共热解过程中,有两段剧烈失重。第一段剧烈失重区域与生物质单独热解的剧烈失重区域大体相同,而第二段失重区域与煤矸石单独热解的剧烈失重区域大体相同。煤矸石的活化能远大于生物质,生物质与煤矸石在共热解时活化能随生物质比例的增加而减小。对煤矸石和生物质及其混合物的着火特性、燃尽特性、综合燃烧性能和燃烧放热性能进行了研究。研究结果表明,在煤中加入生物质后,燃烧明显分成两个阶段,着火提前,同时可以获得更好的燃尽特性;生物质和煤混合后,热值增加,提高了生物质的利用价值。此外,通过对热重(TG)、微分热重(DTG)和差热(DTA)曲线的深入分析,获得了煤矸石和生物质的燃烧特性。实验结果表明,煤矸石和生物质的燃烧都分为三个阶段:预热干燥阶段、挥发分析出着火并燃烧阶段、固定碳着火并燃烧阶段。煤矸石和生物质混合燃烧时,混合物的燃烧特性取决于混合物中各物质所含的比例。生物质在燃烧过程中放热比较均匀,煤矸石燃烧放热几乎全部集中于燃烧后期。在煤矸石中加入生物质后,可改善燃烧放热的分布状况,对燃烧前期的放热有增进作用。