The aim of this paper is the production of a high-quality corn cob pellet which satisfies ISO 17225-6 requirements and addresses the ash melting behavior through additives kaolin and magnesium oxide. The effects of additives on the (1) physico-mechanical properties and (2) ash melting behavior of pellets were investigated. Before statistically analyzing the effect of additives on the mechanical durability and bulk density, pelletizing was conducted in two experimental series (full factorial design). In series 1, moisture content (18–20 wt. %), additive type (kaolin or MgO), and additive content (0–2 wt. %) were varied; in series 2, binding agent content (2–4 wt. %), additive type (kaolin or MgO), and additive content (0–2 wt. %) were varied, whereas moisture content was kept constant at 20 wt. %. The effect of additives on ash melting behavior was pre-evaluated: (1) in a laboratory scale, (2) using thermodynamic equilibrium calculations, and (3) fuel indices. Results show that without a binder, only pellets with MgO can reach durability threshold class B (≥96 wt. %) from ISO 17225-6, whereas using a binder, the mean value of all pellets complies with the durability class A (≥97.5 wt. %). Results of pre-evaluation tests are in agreement regarding kaolin but not regarding MgO. Experimental results show that corn cob ash starts sintering >800 °C, melt consisting primarily of K, Si, and O, and both additives prevent sintering. FactSage predicts K sorption in the ash using kaolin, and molar (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) ratio predicts the improvement of ash behavior with both additives.

中文翻译：

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改善玉米芯燃烧特性燃料相关措施的联合审查

本文的目的是生产符合 ISO 17225-6 要求并通过添加剂高岭土和氧化镁解决灰分熔化行为的高质量玉米芯颗粒。研究了添加剂对颗粒的 (1) 物理机械性能和 (2) 灰分熔化行为的影响。在统计分析添加剂对机械耐久性和堆积密度的影响之前，在两个实验系列（全因子设计）中进行造粒。在系列 1 中，水分含量 (18–20 wt.%)、添加剂类型（高岭土或 MgO）和添加剂含量（0–2 wt.%）发生变化；在系列 2 中，粘合剂含量（2-4 重量％）、添加剂类型（高岭土或氧化镁）和添加剂含量（0-2 重量％）是变化的，而水分含量保持恒定在 20 重量％。%。预先评估了添加剂对灰分熔化行为的影响：(1) 在实验室规模，(2) 使用热力学平衡计算，以及 (3) 燃料指数。结果表明，在没有粘合剂的情况下，只有含有 MgO 的颗粒才能达到 ISO 17225-6 规定的耐久性阈值等级 B（≥96 wt.%），而使用粘合剂时，所有颗粒的平均值符合耐久性等级 A（≥97.5重量％）。预评估测试的结果与高岭土一致，但与 MgO 不一致。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。(2) 使用热力学平衡计算，以及 (3) 燃料指数。结果表明，在没有粘合剂的情况下，只有含有 MgO 的颗粒才能达到 ISO 17225-6 规定的耐久性阈值等级 B（≥96 wt.%），而使用粘合剂时，所有颗粒的平均值符合耐久性等级 A（≥97.5重量％）。预评估测试的结果与高岭土一致，但与 MgO 不一致。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。(2) 使用热力学平衡计算，以及 (3) 燃料指数。结果表明，在没有粘合剂的情况下，只有含有 MgO 的颗粒才能达到 ISO 17225-6 规定的耐久性阈值等级 B（≥96 wt.%），而使用粘合剂时，所有颗粒的平均值符合耐久性等级 A（≥97.5重量％）。预评估测试的结果与高岭土一致，但与 MgO 不一致。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。只有含有 MgO 的颗粒才能达到 ISO 17225-6 中的耐久性阈值等级 B（≥96 wt. %），而使用粘合剂时，所有颗粒的平均值符合耐久性等级 A（≥97.5 wt. %）。预评估测试的结果与高岭土一致，但与 MgO 不一致。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。只有含有 MgO 的颗粒才能达到 ISO 17225-6 中的耐久性阈值等级 B（≥96 wt. %），而使用粘合剂时，所有颗粒的平均值符合耐久性等级 A（≥97.5 wt. %）。预评估测试的结果与高岭土一致，但与 MgO 不一致。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。实验结果表明，玉米芯灰开始烧结 > 800 °C，熔体主要由 K、Si 和 O 组成，这两种添加剂都会阻止烧结。FactSage 使用高岭土预测灰分中的 K 吸附，摩尔比 (Si + P + K)/(Mg + Ca + Al) 预测使用两种添加剂后灰分行为的改善。