日本研发灰分附着抑制技术，粉体层强度降83%

针对污水处理污泥、废弃物及生物质焚烧过程中普遍存在的灰分高温附着难题，日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（以下简称“产总研”）联合东京农工大学及三机工业株式会社，成功开发出一种基于灰分物理与化学特性双重控制的新型抑制技术。该技术通过药剂涂层改变灰粒子的微观结构，显著降低了炉内壁的结焦风险，为焚烧设施的长周期稳定运行提供了关键技术支持。

突破单一化学视角，引入物理粒径调控

在污水处理及废弃物焚烧领域，焚烧厂不仅是实现垃圾减量化和无害化的重要基础设施，更是回收热能、助力节能减排的关键环节。然而，燃烧过程中产生的灰分若附着在传热面或炉壁上，会导致热效率下降、设备腐蚀甚至管道堵塞，严重影响工厂的连续运转。

长期以来，行业内的防附着技术主要依赖于对灰分化学特性的调控。例如，通过添加含铁药剂与灰分中的磷发生化学反应，生成高熔点物质以抑制熔融粘附。然而，实际运行中，由于进水水质波动等原因，灰分的化学成分会随时间动态变化，导致基于固定化学配比设计的药剂效果不稳定。此外，过量添加药剂反而可能促进附着，使得技术优化面临巨大挑战。

此次研发团队另辟蹊径，将视线转向了灰分的物理特性。研究发现，粉体粒径与高温附着力之间存在反比关系：粒子越大，附着力越弱。基于这一发现，研究团队提出了一种“化学+物理”协同作用的创新策略：利用含铁药剂对灰粒子进行包覆涂层，既通过化学反应提高熔点，又通过物理包覆增大有效粒径，从而双重抑制附着。

粉体层强度骤降83%，实测效果显著

为了量化评估高温下的附着性能，研究团队开发了专用的粉体层强度测定装置，能够在高达1000℃的环境中测量粒子集合体的拉伸强度。实验选取了以磷为主要致粘成分的模型灰分作为测试对象。

在实验中，团队使用铁水溶液对灰粒子进行包覆处理，使铁添加量达到10wt%。结果显示，在900℃的高温条件下，经过药剂处理的灰粉体层强度相比未处理组Zui大降低了83%。微观分析证实，药剂不仅引发了有益的化学反应，更有效地增大了粒子的表观尺寸。

更为重要的是，该技术在真实工况下同样表现优异。研究团队进一步对含有钾等多种复杂成分的 actual 污水污泥燃烧灰进行了验证。尽管实际灰分成分比模型更为复杂，但应用该涂层技术后，粉体层强度依然出现剧降。这表明该技术不受单一化学成分波动的限制，具有广泛的适用性。

产学研合作加速技术落地与资源化

这项成果是典型的产学研合作案例。产总研和东京农工大学负责基于模型化合物的基础研究与机理验证，而三机工业株式会社则利用其提供的实际污水污泥焚烧炉数据及真实灰样进行实证检验，确保了研究成果的工程实用性。

目前，相关研究论文已定于2026年2月27日发表在化工领域期刊《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。下一步，研究团队计划在实际污水处理厂开展药剂添加试验，优化在真实燃烧流程中的注入方式，加速技术的商业化落地。

此外，鉴于污水污泥灰分中含有磷等具有回收价值的资源，该技术的应用不仅有助于解决运行故障，还将为后续灰分的资源化利用奠定基础，进一步推动循环经济的发展。