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生物质资源丰富,是碳中性的可再生能源。生物质高效合理利用能够促进能源结构转型和降低碳排放,潜力巨大。然而,生物质质量密度和能量密度低,碱金属和碱土金属（AAEMs）含量高,造成直接燃烧发电存在运输和储存成本高,受热面易结渣等问题。采用燃煤耦合生物质发电,可以发挥大型煤电机组清洁高效的技术优势,在一定程度上能够缓解上述问题,但是,较高AAEMs含量仍然会造成混烧灰熔点降低。同时,两者的燃烧特性存在差异,混烧过程中容易出现燃烧偏析问题。考虑到部分生物质中高含量Si O2有利于提高灰熔融温度,水热碳化技术能够降低AAEMs含量,本文以准东煤和稻壳为研究对象,围绕准东煤与稻壳及其水热半焦混烧过程中燃烧特性和成灰特性的科学问题开展研究。首先,以稻壳为研究对象,利用水热碳化试验台,开展稻壳水热半焦理化特性研究,分析反应压力（0-3MPa）、反应温度（180-240℃）和停留时间（1-6h）条件对稻壳水热半焦理化特性的影响规律。结果表明:改变水热碳化反应条件可以调控水热半焦理化特性。当初始压力2MPa,反应温度200℃,停留时间2h时,稻壳水热半焦的质量产率和能量产率存在最大值为57.98%和58.87%。这是由于,O-H和C-H浓度升高,表明半纤维素水解,同时,C=C和C-O浓度无显著变化,表明没有芳香官能团形成,造成该条件下结晶纤维素相对含量达到最大值,质量产率和能量产率最大。此时,水热半焦中颗粒原有层状表面结构破碎,产生微球和大量气孔,结晶纤维素未开始断裂,仍维持原有结构骨架。水热碳化处理能够有效移除稻壳中的AAEMs。K、Na、Ca和Mg元素移除率均呈现先增大后减小的趋势。Mg和K元素移除率在初始压力2MPa,反应温度200℃,停留时间2h时达到最大值。该条件可作为制备稻壳水热半焦最佳条件。其次,采用热重分析仪,开展准东煤与稻壳及其水热半焦混烧特性研究,分析掺混生物质及其水热半焦类型和掺混比例（9:1、8:2和7:3）对准东煤燃烧特性的影响规律。结果表明:掺混稻壳水热半焦对准东煤燃烧过程产生显著影响。随着稻壳水热半焦掺混比例增加,混烧过程中出现挥发分燃烧阶段。该阶段燃烧剧烈程度直接影响固定碳燃烧阶段。挥发分燃烧速率较大,能够迅速加热颗粒表面,提高颗粒周围温度,造成固定碳能够被提前预热,有利于燃烧。掺混水热半焦能够降低着火温度和燃尽温度,表明混合物着火更加容易,并缩短燃尽时间。当准东煤与稻壳水热半焦掺混比例为8:2时,准东煤与稻壳水热半焦混烧的挥发分综合释放指数和综合燃烧特性指数分别为7.26×10-10和1.09×10-8,接近准东煤的8.08×10-10和0.95×10-8,此时,可以判定两者燃烧过程基本同步,偏析程度得到降低。再次,采用灰化试验台,开展准东煤与稻壳及其水热半焦混烧成灰特性研究,分析掺混比例（9:1、8:2、7:3、6:4、5:5和4:6）和灰化温度（600℃、815℃和1100℃）对准东煤与稻壳及其水热半焦成灰特性的影响规律。结果表明:随着稻壳水热半焦掺混比例增加,过量Si和Al元素形成更多高熔点化合物红柱石和二铝酸钙,混烧灰熔融温度得到提高。随着灰化温度升高,钠长石等低熔点共熔物含量减少,硬石膏分解,形成二铝酸钙。同时,高温下部分石英开始转变成鳞石英和方石英,从而能够提高灰熔融性。而且,随着掺混比例增加,混烧灰的AFTs呈现“V”分布。当掺混比例超过7:3时,Si O2含量增加到91.6%,Ca O含量降低到5.74%。混烧灰中高熔点化合物形成结构骨架,灰熔融温度得到提高。此时,碱酸比B/A值为0.36,处于轻微结渣区。为判断混烧灰结渣性,建立软化温度与灰中各氧化物含量、碱酸比和硅比之间的关系表达式,并进行了可靠性验证。最后,利用水热碳化试验台和灰化试验台,开展准东煤与稻壳共水热半焦成灰特性研究,分析水热碳化操作条件以及掺混比例（9:1、8:2和7:3）和灰化温度（600℃、815℃和1100℃）对共水热半焦燃烧成灰特性的影响规律。结果表明:水热碳化操作条件对共水热半焦灰中Ca O和Si O2相对含量变化显著。掺混比例增加和灰化温度升高,引起灰样品中Si O2相对含量增加,Ca O和Mg O相对含量下降。石英、莫来石和硅酸镁石的相对含量在掺混比例为7:3时出现最大值。灰的B/A值降低为0.31,处于轻微结渣区。和准东煤与稻壳水热半焦混烧灰相比,共水热半焦灰的B/A值较低,表明共水热半焦灰更不容易结渣。这主要是由于共水热过程能够同时脱除准东煤和稻壳中的AAEMs,共水热半焦AAEMs元素移除率显著高于稻壳水热半焦。共水热半焦灰中主要存在的化合物熔点平均高于准东煤与稻壳混烧灰,有利于改善混烧灰熔融性。综上所述,本文提出采用稻壳水热半焦与准东煤混烧的方式来提高准东煤灰熔融温度,揭示稻壳水热半焦对准东煤燃烧特性和成灰特性的影响规律,提出两者实现同步燃烧的判定准则,并进一步确定实验条件下混烧灰中B/A值的具体范围,建立软化温度与灰中各氧化物含量、碱酸比和硅比之间的关系表达式来判断混烧灰结渣性,为生物质与煤混烧技术进一步推广提供参考。