生物质直燃发电技术是生物质能高效大规模应用的主要途径之一。在生物质燃烧过程中,碱金属（K）和氯会释放到气相中,导致锅炉传热面产生严重的沉积,进一步,特别在Cl存在的情况下会产生严重的腐蚀问题。目前对于沉积机理的研究仍很粗略,往往将沉积样品粗略地分为内外两层或内中外三层分别进行测试研究,使沉积的具体动态过程不清晰。本文针对生物质循环流化床（CFB）锅炉中的沉积进行了详细而深入的研究,通过对不同沉积时间下的沉积样品的分析测试,完整拼凑出整个沉积的动态过程。为实现采集不同沉积时间下的沉积样品,自行设计搭建了一套控温沉积采集系统。在沉积采集过程中,将沉积采集探枪插入锅炉中。探枪上有沉积采集环作为沉积的采集段。实现了在不影响锅炉正常运行的前提下方便地进行多组沉积的采集。同时沉积不需要从采集环上取下,直接进行测试,最大程度保留沉积的原始形态。在广东某50MW生物质CFB锅炉上进了高碱高氯生物质的沉积动态过程的研究。通过扫描电镜（SEM）/能谱联用（EDS）和X射线衍射（XRD）等测试手段测试了1小时、2小时、5小时、15小时、1天和2天的沉积样品,研究得到了沉积各阶段的物质组成和沉积附着方式。沉积的动态过程可分为三个阶段:（1）沉积初始阶段:飞灰中的亚微米颗粒在热泳力的作用下发生热泳沉积。（2）KCl冷凝阶段:经过初始沉积阶段后,沉积表面变得相对粗糙,导致气相KCl的冷凝速率增大,在沉积层表面冷凝形成了致密的KCl层,并持续增厚。（3）沉积稳定生长阶段:低熔点的KCl层在高温下发生局部熔融,粘性增大,可以更高效地捕获惯性撞击的飞灰颗粒。类似的,在江苏某12MW生物质CFB锅炉上进了高碱低氯生物质的沉积动态过程的研究。通过测试分析使用控温沉积采集系统得到的1小时、2小时、5小时、15小时、1天和2天的沉积样品,研究了低氯环境下的生物质灰沉积过程。沉积的动态过程也可分为三个阶段:（1）沉积初始阶段、（2）KOH冷凝阶段和（3）沉积稳定生长阶段。其中沉积初始阶段基本与高碱高氯生物质相同,为飞灰中的亚微米颗粒通过热泳沉积形成。经过初始沉积阶段后,沉积表面变得相对粗糙,气相中的KOH冷凝速率增大,开始沉积,并进一步与烟气中的H₂O、SO₂、O₂反应生成K2SO4。随着沉积的生长,沉积表面粗糙度继续上升,飞灰的惯性碰撞开始成为沉积的主要因素之一;而同时,随着沉积的增厚,表面温度上升,KOH的冷凝速度下降。研究的第三部分,是添加剂抑制沉积的机理研究。通过在管式炉中的预实验,从过高岭土、云母、Mg（OH）2、工业硫磺等添加剂中初步筛选出了高岭土和硫磺在电站CFB锅炉中进行添加,研究其抑制沉积的作用机理。其中,高岭土的效果相对更好,沉积中产生了较多的Ca SO4和少量Ca Cl2,同时KCl含量降低。使用了Factsge对Ca CO3+KCl+高岭土体系进行模拟后发现,体系中产生了大量KCa Cl3,也就是KCl和Ca Cl2的复盐,沉积中大量的Ca SO4很可能是由Ca Cl2的硫酸盐化而形成。研究的第四部分为循环流化床锅炉其他非典型位置的碱金属沉积研究。分别对CBF锅炉中风帽沉积和返料斜管沉积进行了研究。在冲刷越严重的位置,比如风帽,沉积的产生越依赖于KCl,沉积各阶段KCl含量均在55%以上,没有出现随沉积生长,沉积表面KCl含量逐渐降低的现象,熔化的KCl是沉积的必要条件。而对于返料斜管的沉积,发现了碱金属Na Cl与Ca Cl2的共融现象。使用COMSOL Multiphysics软件中对沉积的生长过程进行了建模,以无限大空间内烟气横掠圆柱形沉积采集探枪为简化模型,建立了二维的沉积计算模型。主要考虑了流体曳力、热泳力、颗粒惯性碰撞后反弹或黏附、KCl的冷凝等物理过程,对高碱高氯生物质的沉积过程进行了计算模拟。最后计算得到沉积的厚度及表面温度随沉积时间的变化,与实验结果基本符合。对10天的沉积过程的模拟结果显示,随时间的增加,沉积速度逐渐变慢。最后,提出了循环流化床燃用高碱高氯生物质时的碱金属沉积抑制方案。通过调整水冷壁的布置进一步降低炉膛出口烟气温度以抑制气相氯化钾的冷凝以及沉积中KCl的局部熔融,从而抑制了沉积的生长。同时在根据第四章添加高岭土抑制沉积的试验结果,提出以0.9%（高岭土占生物质燃料的质量比）的加入量添加高岭土抑制沉积中的KCl含量。在实际工业操作中,还可通过短期内使用低氯燃料运行,使换热面表面生成低氯含量的沉积层后再改用高碱高氯燃料,从而使KCl不与换热面金属直接接触,通过物理阻隔抑制腐蚀的发生。