秸稈中K元素在熱解和燃燒過程釋放特性實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)能作為一種新能源，已引起了世界各國的廣泛關注。我國生物質(zhì)秸稈產(chǎn)量巨大，急需得到合理的資源化利用。秸稈雖然具有價格低廉、產(chǎn)量高的優(yōu)點，但其富含的K元素使得生物質(zhì)在熱力轉(zhuǎn)化過程中會引起諸如結(jié)渣、聚團、腐蝕等問題，這嚴重阻礙了生物質(zhì)的能源化利用。本文選用了含K量高的玉米秸稈為研究對象，研究了玉米秸稈在熱解和燃燒過程中堿金屬的析出和轉(zhuǎn)化規(guī)律，并從焦樣微觀物理結(jié)構(gòu)和堿金屬化學分析等方面對堿金屬析出形式進行了分析。
　　使用水平管式爐在

2、惰性氣氛下（N2）進行了300℃~1000℃的玉米秸稈熱解實驗，在O2濃度為30％的反應氣氛下進行了400℃、600℃、800℃和爐內(nèi)停留時間為30s~720s的燃燒實驗。分析測試主要包括：樣品中堿金屬的含量測試分析（采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜ICP-AES）、堿金屬的賦存形式分析、樣品表面的微觀物理結(jié)構(gòu)（掃描電鏡SEM）、AAEMs分布情況（X-射線能譜分析EDX）、灰樣堿金屬化合物種類分析（D/max-rB大功率旋轉(zhuǎn)陽極X射線

3、衍射儀XRD），并利用CO2煙氣分析儀對生物質(zhì)秸稈的熱解情況進行在線監(jiān)測。
　　熱解實驗發(fā)現(xiàn)，300℃~500℃析出CO2持續(xù)時間較長且熱解轉(zhuǎn)化率較高。600℃~1000℃析出時間在60s左右，與實驗現(xiàn)象出氣口的白煙（主要成分為焦油）出現(xiàn)時間及持續(xù)時間一致，該過程伴有堿金屬的析出。生物質(zhì)內(nèi)富鉀少鈉，低于200℃時主要是生物質(zhì)秸稈的干燥階段，此階段有少量K析出；300℃～400℃堿金屬K迅速釋放，總量不到秸稈中總鉀的10%；400℃

4、~600℃堿金屬K的釋放速度變慢；熱解溫度大于600℃時堿金屬 K的釋放量較高，在600℃~800℃之間釋放了將近20%；1000℃時堿金屬K的釋放量已經(jīng)達到了53%。堿金屬Na和K的釋放特性類似，但是含量少于K。Ca和Mg在熱解過程中相對穩(wěn)定。
　　對400℃~800℃的生物質(zhì)燃燒灰樣進行了元素分析，結(jié)果表明：秸稈具有很快的燃燒速度，并且溫度越高燃燒產(chǎn)物的結(jié)渣性越強。與燃燒失重率的變化趨勢相反，400℃~600℃段燃燒失重率的增

5、速大于600℃~800℃段，而堿金屬K的固留率的變化趨勢與之相反。實驗發(fā)現(xiàn)，溫度為400℃時在120s達到堿金屬K的最大析出量，800℃在60s就達到了最大析出量，隨后保持穩(wěn)定。
　　最后本文對熱解和燃燒產(chǎn)物進行了微觀物理結(jié)構(gòu)的分析和堿金屬賦存形式的分析。300℃~700℃熱解焦樣表面出現(xiàn)孔洞但仍保持著原樣的纖維結(jié)構(gòu)，表面富集K元素，溫度升高出現(xiàn)熔融態(tài)，并且出現(xiàn)了多Si和多O的現(xiàn)象。800℃燃燒灰樣的Si含量高達15.06%，主要