生物质燃烧过程中碱金属转移

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链条炉排锅炉知识

2.链条锅炉。采用传统的层状燃烧方式时, 由于生物质燃料水分高, 干燥及预热过程需要较长的时间, 在链条炉上将使着火迟延,燃尽困难，锅炉效率低。根据生物质燃料特点开发的链条锅炉，与循环流化床锅炉相比，结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大，炉排速度可以调整，并且采用风力播撒式给料方式，炉膛容积有足够的悬浮空间，燃料呈悬浮加层燃的燃烧状态，能延长生物质在炉内燃烧的停留时间，有利于生物质燃料的充分完全燃烧。根据生物质燃料的挥发分析出快，燃烧时需要补充大量的空气的特点，在炉膛四周布置了大量的二次风喷口，使燃料与空气充分混合，保证生物质燃料地充分燃烧，提高锅炉的燃烧效率。布置足够的炉膛受热面，控制炉膛出口烟温，减轻高温过热器的腐蚀。
• 链条炉排的结构形式： • 1.链带式炉排 • 2.鳞片式炉排 • 3.横梁式炉排
• 1.链带式炉排：其炉排片的形状好像链接，
整个炉排本身由这些“链接”串联成的一个宽阔的环形链带，链带通过链轮围绕并支撑在前后轴上。 • 我公司1~30t/h快组装链条炉均采用大块式链带炉排。
• 3.横梁式炉排：由刚性较大的横梁作为炉排
四、生物质燃料的燃烧特点
由于生物质燃料特性与化石燃料不同，从而导致了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与化石燃料也都存在较大差别，其燃烧过程的特点有： 1.生物质水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟热损失较高。 2.生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例较。 3.由于生物质发热量低，炉内温度场偏低，组织稳定的燃烧比较困难。
不同容量锅炉需要的作物种植面积（公顷）

生物质气化过程中碱金属和碱土金属的析出特性研究

生物质气化过程中碱金属和碱土金属的析出特性研究韩旭;张岩丰;姚丁丁;钱柯贞;杨海平;王贤华【摘要】研究了固定床上生物质及热解焦 CO 2气化过程中碱金属及碱土金属(AAEMs)的析出特性。

利用原子吸收光谱仪,考察了不同生物质种类、不同热解制焦温度对 AAEMs 析出的影响。

不同生物质由于其挥发分含量不同引起气化失重率的差异,焦气化活性随制焦温度升高而降低。

生物质及焦气化过程中 Na 析出率最大,其次是 K,碱土金属析出率低于碱金属,这与元素在生物质中的存在形式、金属价态有关。

低温段 K 的析出率随热解制焦温度的提高而增加,而 Na 在热解与气化段总的析出率与制焦温度关系不大。

生物质的种类尤其是灰中的 Si 含量对 Ca 和Mg 的析出影响较大,气化效率高的生物质AAEMs 析出较多。

热力学计算结果显示,气化过程中 Na、K 多以氯化物的形式存在并析出,Ca、Mg 则更倾向于形成硅酸化合物而不易析出。

%The releasing characteristics of alkali and alkaline earth metals (AAEMs) during CO2 gasificationprocess of biomass and pyrolyzed char were explored in a fixed bed reactor. The amount of AAEMs releasing during the gasification of various feedstocks at different pyrolysis temperatures was determined by atomic absorption spectroscopy. Differences in weight loss of biomass during gasification are resulted from the diversity of volatile content in different biomass feedstocks. Along with the increasing of pyrolysis temperature, thereactivity of char gasification is decreased. It is found that the releasing amount of Na is larger than that of K , and that of alkaline earth metals is less, which is related to their existence form and metal valence. Theincreasing of pyrolysis temperature can improve the release of K at low temperatures on the release of Naduring the whole pyrolysis and gasification process. The type of biomass especially the Si , while it has little influence content in ash has a significant impact on the migration of Ca and Mg, and higher char gasification conversionleads to a larger releasing amount of AAEMs. Results of thermodynamic calculations show that K and Na are released mostly in the form of chloride, while Ca and Mg mainly exist in the form of silicate which is hard torelease.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】7页(P792-798)【关键词】生物质;气化;碱金属及碱土金属;热力学计算【作者】韩旭;张岩丰;姚丁丁;钱柯贞;杨海平;王贤华【作者单位】阳光凯迪新能源集团有限公司生物质热化学技术国家重点实验室，湖北武汉 430223;阳光凯迪新能源集团有限公司生物质热化学技术国家重点实验室，湖北武汉 430223;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉 430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉 430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉 430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TK6面对传统化石能源的日益枯竭，生物质能被认为是最具有应用前景的可再生能源，并能有效解决传统能源所带来的污染、全球变暖等环境问题。

生物质锅炉产生高温腐蚀主要有哪些条件？

生物质锅炉产生高温腐蚀主要有哪些条件？
原文首发豫鑫锅炉：/article/6271.html
之前豫鑫锅炉小编写过一篇防止生物质锅炉高温腐蚀的方法；但没写过产生高温腐蚀的原因有哪些？所以今天咱们来分享下：由于碱金属氯化物在高温条件下的腐蚀，导致水冷壁管减薄，不能承受热压力，发生了多次爆管事故，造成了经济损失。

生物质锅炉产生高温腐蚀的条件有以下几点：
(1)炉膛温度高于1200℃以上，火焰和烟气里的碱金属氯化物经过化学变化，使燃料中携灰熔化，碱金属融化灰浮着在后拱水冷壁上。

(2)燃料生成的灰分和燃料里所携带灰土碱金属浓度含量过高。

(3)生物质锅炉燃烧上移、燃烧时间不足，携灰烟气在炉内的停留时间过长。

(4)高浓度的碱金属烟气在炉内的运动形式，涡流、斜流改变了烟气速度，紊乱的含尘烟气，增加了与管壁接触的概率。

(5)燃烧风量分配不合理。

前、后墙二次风严重不足，配风不合理，缺氧燃烧生成了大量的还原性气氛，容易使碱性氯化合物高浓度聚集。

(6)炉膛的前、后拱利于燃烧射流的刚性和热辐射的蓄能，尤其是后拱的反射作用，将火焰集束滞留。

该区域的强力燃烧穿透、回旋力形成了涡流。

紊乱的热黏性气流与水冷壁接触。

管壁附着的高浓度氯气灰渣，形成了热阻。

热交换能力下降，结焦部位温度提高，腐蚀速率加快。

(7)床层布料不均匀，燃料集中布置到了炉排中端，火焰最强烈燃烧在靠近炉膛后拱部位，高温火焰直接烧灼后拱，大量的熔化灰积结到后拱，整体炉膛火焰充满度不够，燃烧程度不好。

不完全燃烧，产生的灰量过多。

氯、氮、硫在生物质烘焙及燃烧过程中的释放规律

氯、氮、硫在生物质烘焙及燃烧过程中的释放规律燃煤发电支撑了中国的经济发展,但同时也带来了严重的环境污染。

生物质能源的大规模利用无论对不可再生能源的保护、二氧化碳减排、还是污染物控制,都具有重要的意义。

生物质直燃发电是目前生物质利用的最主要形式,但在生物质锅炉运行过程中,由碱金属和氯元素带来的结渣腐蚀问题将会严重影响机组经济、安全、稳定的运行,而氯元素是导致这一问题的核心所在,因此有效的控制生物质中氯元素的释放成为解决生物质锅炉结渣腐蚀问题的关键。

烘焙作为一种有效的预处理手段,不仅可以解决含水量高、能量密度低等问题,还可以有效的降低生物质中氯含量,使得生物质成为一种可以在大型煤粉锅炉中与煤混燃的一种有效的燃料。

然而,在生物质燃烧和烘焙过程中关于氯释放的一些关键问题并未被解决:（1）生物质燃烧过程中HCl的释放情况,这是了解氯在燃烧过程中释放规律的关键问题;（2）生物质中氯在烘焙（有氧烘焙和惰性气体烘焙）过程中的释放规律,这是了解氯在烘焙热解过程中释放规律的关键问题。

因此本文以氯的释放为关键问题,以几种高氯含量的生物质为研究对象,逐步开展了以下的研究:（1）研究了生物质燃烧过程中氯、氮、硫等元素的释放规律;（2）烘焙预处理可以有效地降低烘焙生物质中氯含量,因此研究了氮气气氛下生物质烘焙过程中氯、氮、硫等元素的释放规律;（3）考虑烘焙的经济性,研究了生物质有氧烘焙过程中氯等元素的释放规律;（4）烘焙生物质氯含量降低,研究了烘焙生物质燃烧过程中氯等元素的释放规律;（5）研究了烘焙生物质与煤混燃过程中各污染物释放的规律。

通过以上的研究,为生物质烘焙过程中氯、氮、硫等元素的释放提供了一定的数据支持和理论基础。

本文首先以生物质层燃过程中HCl等污染物的释放规律为研究对象,采用生物质一维层燃炉堆积床,研究了一次风量、生物质含水量对燃烧过程中HCl释放的影响,发现燃烧过程中HCl和碱金属氯化物（主要是KCl）是氯最主要的释放形式,氧的存在为生物质燃烧过程提供了更多的活性粒子和活性位,对于氯向HCl的转换提供了载体,因而氧气的增多带来了更多的HCl析出。

碱金属对生物质灰熔点的影响文献综述胡城镇(南京林业大学木材工业

碱金属对生物质灰熔点的影响文献综述胡城镇（南京林业大学木材工业碱金属对生物质灰熔点的影响文献综述胡城镇(南京林业大学木材工业学院，江苏南京 210037)生物质燃料是光合作用产生的有机可燃物的总称,其来源十分丰富,是世界上第四大能源。

生物质燃料因其在生长过程中吸收CO参与大气中的碳循环,可2 实现温室气体的零排放,且生物质燃料燃烧过程中SO的排放远远低于煤和重x 油,NO的生成率相应也较低,是一种理想、可再生的清洁能源。

开发利用生物质x燃料不仅能缓解能源危机、减轻环境污染、节约能源,而且对发展生物质燃料新型产业,建设节约型社会和环境友好型社会,推进社会主义新农村建设,实现人与自然和谐发展具有重大战略意义。

我国作为农业大国，每年农作物秸秆年产量约为6.5亿吨，预计到2012年将达到7.89亿吨;薪柴和林业废弃物资源量中，可开发量每年达到6亿吨以上。

每年因无法处理的剩余农作物秸秆在田间直接焚烧的超过2亿吨，这样做不仅浪费了秸秆资源，而且造成严重空气污染，直接危害和影响了高速公路交通和航空[1]安全。

生物质资源主要分布在农村地区，充分利用生物质资源是解决农村能源问题，促进农村经济发展，有效解决“三农”问题的重要措施之一。

因此，加大生物质能资源的开发利用，对缓解我国能源资源紧张矛盾，有效解决“三农”问题，实现可持续发展战略等都具有十分重要意义。

1 生物质能直接燃烧技术现状我国拥有丰富的生物质能资源，我国政府及有关部门对生物质能开发利用也极为重视，国家科委已连续在国家“五年计划”中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点研究项目，取得了许多优秀成果，产生了可观的社会效益和经济效益。

目前，生物质能利用技术主要有直燃、固化、气化、液化和沼气技术等。

所谓直接燃烧就是燃料中的可燃成分和氧化剂(一般为空气中的氧气)进行的化学反应过程，在反应过程中强烈放出热量，并使燃烧产物的温度升高。

燃烧过程一般分四个过程:(1)生物质中水的蒸发过程。

碱金属对生物质化学链气化过程的影响

碱金属对生物质化学链气化过程的影响廖艳芬;张横锦;吴宇婷;刘桂才;马晓茜【摘要】在固定床上研究了碱金属对稻杆水蒸气气化和化学链气化过程的双重影响规律.实验发现:700℃下碱金属盐浸渍处理后生物质水蒸气气化产气率显著提高,H2体积分数提高到56％～57％,而CO降低到13％左右,表明碱金属极大促进了焦的重整反应和水煤气反应,且原料中固有有机钾元素作用大于添加的无机钾;提高气化温度到900℃后,碱金属催化含氧官能团的二次裂解提高了CO产率,但催化水煤气反应同时消耗CO,两者相互竞争造成CO的产气呈现非线性特性.在5％碳酸钾浸渍浓度附近获得最高的CO、H2综合含量和最高气化效率;相比于传统生物质水蒸气气化,添加载氧体后H2产率得到了提升,钾修饰后的载氧体可明显提高H2含量和产气率,750℃时H2产气率都达到最大值0.82 m3/kg,且气化效率达到75％;提高温度虽然增加了CO产率但H2产率反而下降,分析认为钾修饰后的载氧体在高温下易于形成熔融硅酸钾盐,在阻塞载氧体表面的同时抑制焦和水蒸气反应.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】8页(P67-74)【关键词】生物质;化学链;气化;碱金属【作者】廖艳芬;张横锦;吴宇婷;刘桂才;马晓茜【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TK6生物质气化由于其具有能源利用效率高的优点,成为当前生物质能源化利用的重要方式,在世界各国得到广泛关注[1].相比传统气化工艺,化学链气化具有节省气化成本及提高合成气纯度等优势,有较大发展潜力[2].当前国际上关于生物质化学链气化的研究多借鉴煤化学链技术的研究经验,但由于生物质具有高灰分和高碱金属含量的特点[3- 4],在化学链转化过程中具有其特有规律.一方面,碱金属会对生物质热解、气化过程产生催化影响从而提高其利用效率[5- 9],如Jiang等[5]在研究稻秆和米糠水蒸气气化时发现,碱金属可以促进H2和CO的生成,并促进多环芳香族化合物以及左旋葡聚糖的分解.曾志伟等[8]在研究麦秆水蒸气气化制取富氢气体时发现,K2CO3可明显促进麦秆的水蒸气气化,并且该催化效果随气化温度和生物质水蒸气物质的量比的增加逐渐增强.武宏香等[9]在研究碱/碱土金属对纤维素热解特性的影响时发现,K、Na、Mg、Ca对纤维素热解催化能力依次减弱,生物质中以有机结合态存在的碱金属对热解过程的影响大于以无机态存在的同种金属.另一方面,载氧体在循环使用过程中与生物质灰分发生混合,由于碱金属的熔融特性易与载氧体发生粘结,导致载氧体表观结构、空隙特性的变化,从而影响晶格氧的转移和利用规律.周玉飞等[10]在小型固定床上研究生物质灰分对铁矿石载氧体性能的影响时发现K含量较高的玉米秆灰和油菜秆灰可以提高铁矿石的还原反应活性.张帅等[11]在流化床上研究黄豆秸秆灰改性铁矿石载氧体的燃煤化学链燃烧反应特性时发现,富含碱金属的黄豆秸秆灰能防止铁矿石载氧体的严重烧结,保持铁矿石的多孔结构,从而改善其催化活性和循环反应性能.顾海明等[12]在流化床上进行了碱金属修饰铁矿石对其催化性能影响的实验，发现碱金属会造成铁矿石表面严重烧结，破坏铁矿石多孔结构.沈来宏等[13]在研究草木灰修饰对载氧体的影响时发现，碱金属会造成载氧体晶粒熔融粘接、堵塞气孔的现象.可见在生物质化学链气化过程中,碱金属首先促进了气化初始阶段生物质大分子断键以及小分子气体的生成；其次,附着在表面的碱金属同时催化了载氧体与气态有机分子之间的还原反应；再次,由于碱金属易与相关矿物质熔融烧结的特性,影响了载氧体的循环反应特性.在碱金属对化学链气化过程的多重耦合作用下,兼顾可燃气产率、热转化率和载氧体循环使用性能的优化工况条件，针对生物质高碱金属含量特性的复合载氧体开发应关注哪些方面，这些关键问题的解决均有赖于对生物质化学链气化过程及其机理进一步的研究和探讨.目前,相关研究主要集中在不同碱金属盐对生物质热解气化的影响,而对以上方面的研究尚不充分.鉴于此,本研究以稻草秸秆(简称稻秆)为原料,以其灰分中主要的K2CO3为碱金属盐代表,采用浸渍添加的方式获得混杂了碱金属的载氧体及生物质原料.从碱金属盐对稻秆热解气化(传统水蒸气气化)过程、稻秆化学链气化过程两个角度开展实验研究,结合载氧体形态检测,综合分析碱金属盐对生物质大分子断键过程、载氧体还原反应、载氧体性能的影响规律,从而为优化生物质化学链气化工艺和技术参数提供基础数据.1 实验样品和方法1.1 实验样品选取稻秆为生物质原料,研磨后过80目筛得到稻秆粉末,置于105 ℃干燥箱干燥12 h待用.使用去离子水按照每100 mL 1 g的标准在干净烧杯中浸渍、搅拌稻秆粉末2 h后抽滤得到水洗稻秆.同样条件在10%质量分数醋酸溶液中进行浸渍、搅拌后用去离子水反复淋洗至滤液pH值为7,抽滤得到醋酸洗样.水洗稻秆按照每100 mL 1 g 的标准，分别在2%、5%和10%的K2CO3溶液中浸渍、搅拌2 h后抽滤得到不同K含量的稻秆.所有样品在105 ℃条件下干燥12 h后置于干燥皿待用.氧化铁粉末分别以14∶1、7∶1的质量比与K2CO3粉末混合,按照每10 mL去离子1 g氧化铁的比例浸渍、搅拌均匀并置于磁力搅拌器上搅拌2 h,然后置于干燥箱中105 ℃干燥12 h,取出研磨后得到K2CO3负载的氧化铁粉末.修饰后的氧化铁用FexKy表示,如Fe14K1表示氧化铁和碳酸钾质量占比为14∶1.实验所用碳酸钾、醋酸和氧化铁为分析纯试剂.各类处理后的生物质样品通过微波消解、稀释、定容后采用电感耦合等离子体发射光谱仪(Agilent 5100 SVDV ICP-OES)测定其原始碱金属含量.检测得到原样、酸洗样、水洗样、2%K2CO3浸渍样、5%K2CO3浸渍样和10%K2CO3浸渍样的K元素质量分数分别为2.00%、0.02%、0.17%、5.10%、9.90%和14.40%.原样、水洗样、酸洗样的元素分析和工业分析结果如表1所示.其中，V、A、Fc分别表示挥发分、灰分和固定碳.表1 样品工业分析和元素分析(空气干燥基)结果Table 1 The results of proximate analysis and ultimate analysis of sample(dry basis)样品工业分析所得各成分含量/%元素含量/%VAFCCHO1)NS原样71.916.511.640.46.335.61.10.1水洗样78.114.612.341.66.231.50.90.2酸洗样76.913.113.041.76.334.90.90.11)差值计算.1.2 实验方法为研究碱金属对生物质水蒸气气化、化学链气化过程以及对载氧体表观结构的影响,实验采用两段式实验方法.水蒸气气化和化学链气化实验在固定床反应器上进行,反应后的载氧体与灰分混合物在马弗炉中进行氧化再生.固定床反应器如图1所示,反应系统主要由立式管式炉、U型石英管反应器、蠕动泵、排水集气装置、冷凝管和气流控制装置组成.以氩气(Ar)为载气,流量设定为50 mL/min.管式炉预先升至目标温度,去离子水经蠕动泵定量控制进入反应器受热段加热转化为水蒸气,水汽流量为0.03 g/min.实验样品放置于悬挂在顶端的吊篮中,稳定反应条件10 min后将吊篮快速送入反应区,反应时间设定为30 min.样品中稻秆质量为0.2 g,载氧体质量按照Fe2O3/C物质的量比为0.25进行混合添加.图1 生物质气化系统Fig.1 The reaction system for biomass gasification反应产生的气态产物经冷凝管冷凝后进入排水集气装置,采用排水法测量体积后用集气袋收集,使用气相色谱(Agilent 7890B)测定主要成分的体积含量并根据气体体积折算产率.为保证实验的准确性,以上实验均进行重复性实验.2 实验结果与讨论2.1 碱金属对稻杆水蒸气气化的影响为分析碱金属对生物质化学链气化初步反应—大分子热裂解、气化的影响，首先进行了稻秆的传统水蒸气气化实验.考虑到700 ℃后碱金属盐开始大量析出[14],为对比分析,反应温度分别设定为700 ℃和900 ℃.稻秆气化产生的气体产物主要包含了CO、H2、CO2、CH4、C2H4、C2H6等组分,由于C2H4、C2H6等组分含量非常少,主要分析CO、H2、CO2、CH4产率随反应条件变化的规律.图2为各类处理后的稻秆在700 ℃下的水蒸气气化主要气体组分分布,可见气体产物主要为H2、CO和CO2,CH4含量较少,仅2%～12%左右.在此温度下,生物质热化学过程主要体现为大分子的热解断键、侧链断裂及脱水缩合反应,焦油的二次裂解以及羧基(—COOH)、羰基酚类、短链脂肪酸等官能团的断裂、脱除和重整反应[15],从而表现出较大含量的CO和CO2产生,甲氧基(R—OCH3)的断裂则释放出少量的CH4.生物质热解反应为：生物质→H2+CO+CO2+CH4+CnHm+焦油(1)挥发分裂解反应为：CxHyOz→H2+CO+CO2+CH4+…(2)H2来源于芳香环的开环和重组,以及有机质的水蒸气气化反应.与N2气氛下生物质的气化产物中H2含量仅13%～20%相比[16],本条件下H2含量较高，且主要来源于焦、焦油的水蒸气重整反应以及CO的水煤气反应.焦的水蒸气气化反应为：C+H2O→CO+H2(3)焦油水蒸气重整反应为：CxHyOz+H2O→H2+CO(4)水煤气反应为：CO+H2O→CO2+H2(5)酸洗样和水洗样由于去除了稻秆中原有大部分碱金属,削弱了多环芳香族化合物的重组和断键,降低了H2产率[16- 18].但CO含量随着水洗和酸洗反而得到增加,可见生物质中固有的碱金属对CO的水煤气反应具有较强的促进作用.这一现象在碱金属盐浸渍处理条件下也得到明显体现,H2含量提高到了56%～57%,而CO降低到13%左右,从两者几乎对称相反的趋势可见在此温度下,碱金属盐催化水煤气反应达到较高反应强度,从而消耗了CO生成H2和CO2.高温下焦、焦油的水蒸气重整反应同样受到了碱金属的促进[19- 20],从而缓和了CO含量的下降，整体提高了可燃气体组分比率.从图2中各物料K含量的比较可见,水洗和酸洗使原料中固有有机K元素从2.00%降低到0.02%,图2 稻秆水蒸气气化产气特性和样品K含量Fig.2 Gas production of rice straw by steam gasification and the K mass fraction in biomass其导致H2、CO体积分数的变化程度基本上与添加5.1%无机K(即2%K2CO3浸渍样)的作用效果相当,表明有机K对于生物质热裂解及水蒸气气化过程的催化效果大于无机K.CH4含量随着碱金属盐含量的提高而略有下降,可见甲烷重整反应亦得到了碱金属盐的催化促进.甲烷重整反应为：CH4+H2O→CO+H2(6)整体而言,浸渍碱金属盐后生物质水蒸气气化的H2体积分数随碱金属含量的增加得到大幅度提高,而CO产率下降,但2%浸渍浓度后该变化趋势减弱,各产物产率变化不大,添加更多的K2CO3已经不能明显提高转化效率.由于碱金属盐浸渍采用的是水洗样,为便于比较,以单位质量水洗样生物质为基准进行产气率以及气化效率比较,如图3所示.总产气率和H2产率在5%碳酸钾浸渍处理物料时达到最高,分别达到1.19 m3/kg和0.68 m3/kg(20 ℃，101.325 kPa,下文相同),且浸泡碳酸钾的3个物料CO产率基本接近,可见5%碳酸钾处理时获得了最好的气化效率.图3 700 ℃稻杆水蒸气气化产气率Fig.3 Gas yield of rice straw by steam gasification at 700 ℃稻秆在900 ℃下水蒸气气化气体组分分布见图4.与图2趋势相似,随着碱金属含量增加,H2含量从酸洗样的37%逐渐升高至原样的47%,CH4含量从11%下降到4%,CO和H2综合含量达到70%～80%，体现了碱金属对CH4、焦、焦油水蒸气重整反应及CO水煤气反应的催化效果.但CO含量并未如700 ℃时线性下降,900 ℃下CO含量整体比700 ℃高,分析认为,生物质热解气化过程中,CO来源于含氧官能团(羰基、羧基以及醚键)的裂解,以及一些带羟基的化合物和含氧杂环化合物的二次裂解[21],高温下的二次反应对CO生成具有重要作用[22].Zhai等[23]研究水蒸气气化时发现,生物质碳在950 ℃条件下水蒸气气化产物中CO含量比700 ℃时提高了8%.曾志伟等[8]研究K对麦秆水蒸气气化时发现,麦秆负载K2SO4后CO体积分数比未负载提高了9%,可见高温和碱金属促进了CO的产生.但另一方面,水煤气反应也得到了催化从而消耗CO[19- 20,24],两类反应的竞争导致了图4中CO在2%和5%碳酸钾浸渍浓度下的波峰曲线.图4 900 ℃稻杆水蒸气气化产气特性Fig.4 Gas production of rice straw by steam gasification at 900 ℃为便于比较,以单位质量水洗样生物质为基准进行气化效率比较,如图5所示.其中气化效率定义如下：(7)式中：LHV为制取气化气的低位热值；Vg为单位质量水洗样生物质气化所制取的气体在标准状态下的体积,下标g表示气体；Qb为生物质物料的低位热值,下标b表示生物质.从图5可见,两个气化温度下稻秆的气化效率随碱金属含量的变化趋势相似,且随着气化温度提图5 不同碱金属含量下的气化效率Fig.5 The gasification efficiency with different K mass fraction高其气化效率增加,900 ℃下气化效率相比700 ℃整体提高了约6%,最高达到了75%.碱金属含量的提高有利于气化效率提高,5%碳酸钾浸渍浓度下达到了最高值；但进一步提高浸渍浓度并不能带来气化效率的增加,一方面随着温度提高,高含量的K2CO3更易与灰中的SiO2反应生成低熔点硅酸钾盐,熔融硅酸钾将抑制焦和水蒸气的气化反应[25]；另外过高的碱金属含量同时也加强了大分子的交联反应,提高了焦炭含量[26- 27].比较图2、图3及图5可知,酸洗样尽管因为去除了碱金属从而降低了热解、断键以及水煤气变换等反应,导致H2产率的显著降低,但是其CO产气率及气化效率均比生物质原样高.研究认为经酸处理后的生物质物料聚合度降低,形成短的分子碎片，具有更强的反应活性,从而促进高热值CO的生成及其气化效率的提高[7].2.2 碱金属修饰对化学链气化的影响碱金属的催化效果不仅仅体现在化学链气化初始阶段,即生物质大分子自身的热裂解、脱水、重整等反应中,同时也促进了载氧体与挥发分、小分子气体的氧化还原反应.为此,进行了不同含量碱金属负载的化学链气化实验.实验在相同台架上进行,载氧体质量按照Fe2O3/C物质的量比为0.25进行混合添加.生物质化学链气化主要的目标产物为CO、H2,研究认为800～850 ℃有利于CO和H2的生成[28],因此,本研究的反应温度选定为800 ℃,其产气组分及产气率如图6所示.图6 碱金属盐修饰对产气率的影响Fig.6 The influence of alkalis content on gas generation rate由图6可见,相比于生物质水蒸气气化,添加载氧体后H2产率得到了急剧提升,从0.40 m3/kg提高到0.72 m3/kg.生物质在气化过程中首先发生热裂解,挥发分析出与水蒸气发生气化反应,部分挥发分、焦与载氧体表面接触并与晶格氧发生氧化还原反应,生成H2、CO和CO2等气体产物,研究认为除碳水反应外,载氧体对焦和挥发分的部分氧化对H2、CO具有重要贡献[28].CnHm+Fe2O3→H2+CO+CO2+H2O+FeO+Fe3O4(8)C+3Fe2O3→CO+2Fe3O4(9)另一方面,生成的气体产物又与载氧体晶格氧接触导致H2、CO、CH4的消耗,其中CH4主要来源于甲氧基的断键形成,较少从其他二次反应中获得补充,因此其与晶格氧的接触导致了含量的下降.K2CO3修饰效果显著,H2产量在Fe14K1作用下达到了0.72 m3/kg,体积含量占到52.3%，并且气化效率达到77.5%.K2CO3通过离子作用增强载氧体的氧传递效率提高氧化铁供氧能力,促进气化反应[29]；同时载氧体上的K2CO3可迁移到焦上,削弱C—C化学键的作用强度,加速碳气化反应的过程中酮基析出,促进了碳气化反应[30],两者协同催化促进水煤气反应,生成大量H2,提高了CO产率.CO2+Cf→CO+Cf(O)(10)Cf(O)→CO+Cf(11)式中：Cf为可以吸附含氧气体的反应活性位,下标f表示吸附点;Cf(O)为化学吸附氧后形成的碳氧复合物.随着负载K含量的提高，整体气化效率提高到78.9%.但添加更多K2CO3时效果减弱,过多的K会造成载氧体表面结焦堵塞反应通道,导致载氧体比表面积减少,适量K才能高效促进H2的生成[31].反应温度是决定挥发分水蒸气气化反应以及载氧体还原反应的关键参数,图7为不同温度下稻秆与Fe14K1发生化学链气化的产气特性.可见,随着温度的提高CO产气率不断增加,从0.12 m3/kg提图7 温度对化学链气化产气率影响Fig.7 The influence of temperature on gas generation rate高到0.37 m3/kg.CO主要来源于羧基、醚键等含氧官能团的释放,以及含氧杂环化合物的二次裂解；另外高温下碳水气化反应、焦和挥发分的氧化还原反应也对此作出贡献.H2产率在750 ℃出现最大值,达到0.82 m3/kg，但之后随着温度的提高H2产率反而下降.该现象在其他研究中也发现,其峰值温度通常在800～850 ℃,本研究中载氧体经修饰后H2产率比未经修饰高,同时峰值温度也得到降低.分析认为碱金属修饰载氧体有利于降低生物质气化的活化能,另外载氧体氧化过程是放热反应,K2CO3的添加使载氧体活性位活性提高和还原程度增大[29],水蒸气环境下氧化过程更加剧烈,使载氧体内部温度显著高于炉体温度,有利于H2的生成.但是,温度进一步升高使K2CO3与灰中SiO2反应生成低熔点硅酸钾盐,抑制焦和水蒸气反应,同时形成的低熔点硅酸钾盐容易阻塞载氧体和生物质焦的反应通道,不利于生物质焦的气化[25].2.3 碱金属修饰对载氧体表观结构的影响为分析K金属修饰对载氧体表观结构的影响,800 ℃反应后载氧体使用X射线多晶衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行测试分析,由图8可见,反应后仅有Fe3O4的衍射峰,说明此反应条件下水蒸气承担了主要的供氧,气化过程未将Fe3O4进一步还原为FeO.800 ℃下未检测到碳酸钾晶体,一方面此实验条件下碳酸钾发生挥发,另一方面与硅酸形成了熔融物,该结论可由图9所示的光电子能谱仪(EDX)检测结果可见K和Si得到佐证.图9为反应后的载氧体的SEM图,可见,800 ℃下未添加K2CO3载氧体表面较为粗糙,晶粒大小均匀且没有明显烧结现象；负载K2CO3后的Fe14K1出现了烧结现象,颗粒状形态基本消失,有效反应面积减少；Fe7K1更是出现了致密的晶体结构,比表面积严重下降,这也导致了其对H2产气率提升效果不如Fe14K1.适当降低温度到750 ℃时,从图9(d)可见Fe14K1有轻微的烧结现象,但载氧体表面孔隙率和产气率均保持得较为理想.综合产气率、H2的产率以及载氧体的烧结情况可知,本实验条件下选择750 ℃和控制碱金属的掺混量(如Fe14K1)，将带来较好的产气率和载氧体循环使用寿命.图8 800 ℃反应前、后的载氧体XRD图Fig.8 XRD patterns of the oxygen carrier before and after opera-tion at 800 ℃图9 反应后载氧体SEM图Fig.9 SEM images of the oxygen carrier after operation3 结论碱金属对生物质热解气化过程以及化学链气化存在多重作用,本研究在固定床上分析了碱金属对稻杆水蒸气气化、化学链气化过程的催化作用以及对载氧体表观结构的影响.结果表明：(1)碱金属可以有效催化焦的重整反应和水煤气反应,促进H2生成,H2产气率达到0.68 m3/kg,且内在有机钾元素效果好于添加的无机钾元素;(2)适量碱金属添加以及提高气化温度可以有效提高气化效率,在5%碳酸钾浸渍浓度附近取得了较好的H2、CO综合含量和最高气化效率，H2和CO综合含量达到70%～80%,气化效率达到75%,但过多钾盐容易产生低熔点硅酸钾盐,从而影响气化效率的提高;(3)钾盐修饰载氧体可以提高载氧体的供氧性能,提高H2产率和气化效率,H2产率达到0.72 m3/kg且气化效率达到77.5%,但过多钾盐和过高温度容易形成熔融物堵塞反应通道，使载氧体烧结,影响载氧体催化效率和循环反应性能,本实验条件下750 ℃时Fe14K1具有较好的产气率和载氧体循环性能.参考文献：【相关文献】[1] 吴创之,周肇秋,马隆龙,等.生物质气化发电项目经济性分析 [J].太阳能学报,2009,30(3):368- 373. 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生物质燃烧过程中的碱金属问题研究_孙宏伟

第27卷,总第153期2009年1月,第1期5节能技术6E NERGY CONSERVATI ON TECHNOLOGYVol 127,Sum 1No 1153Jan 12009,No 11生物质燃烧过程中的碱金属问题研究孙宏伟1,吕薇1,李瑞扬2(11哈尔滨理工大学机械与动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080;21哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150001)摘要:在明确了生物质燃料特点的基础上,对生物质中碱金属元素的来源和析出迁移规律进行了概述。

归纳出碱金属引起的腐蚀、聚团和沉积问题,并分析了引起这些问题的影响因素。

指出解决生物质碱金属问题的四种常用方法,并总结了碱金属研究过程中存在的问题。

关键词:生物质;碱金属;腐蚀;聚团;沉积中图分类号:TK6 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2009)01-0024-03Study on Problems of Alkali Metal during Straw CombustionSUN Hong-wei 1,LU Wei 1,LI Rui-yang 2(11School of machinery and power engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China;21School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)Abstract:Based on the characteristics of biomass fuel,this article summarizes the sources of alkali metals in biomass and the elutriation and migration 1Three main problems including corrosion,coherency and sedimenta -tion are concluded from a number of fac ts,and this paper analyzes many influencing factors for the matters 1Four common methods,used to solve the matters caused by alkali metals in biomass combustion,are analyzed in this paper ,and weak points in process of studying alkali metals are summarized 1Key words:biomass;alkali metals;corrosion;coherency;sedimentation 收稿日期 2008-12-08 修订稿日期 2008-12-16作者简介:孙宏伟(1985~),男,硕士研究生。

生物质燃料燃烧过程中结渣成因分析

0引言生物质能具有清洁、低碳、可再生的特点，在保护生态环境、缓解能源供需矛盾、应对全球气候变化等方面发挥着重要的作用，是县城、中小城镇及农村地区供热的首选方式。

我国又是一个农业种植和生产大国，生物质能资源丰富，年生物质总产量约4.6亿吨标准煤［1］，完全可以满足生产生活的需要。

生物质燃料燃烧过程中结渣成因分析太原市热力集团有限责任公司裴俊强摘要：我国生物质资源丰富、种类繁多，是重要的可再生能源。

生物质能在供热和发电领域实现产业化利用一直是研究者们重点关注的问题。

然而在生物质的燃烧利用过程中，结渣已成为影响锅炉安全、高效、经济运行的关键。

因此，开展生物质结渣性研究对于其燃烧利用技术突破尤为重要。

本文主要对生物质燃烧过程中结渣的形成过程及理论进行深入的分析和解释，对影响结渣的因素进行了详细说明，并有针对性地提出解决方法，可以对生物质选择和缓减结渣提供有利的指导。

关键词：生物质；添加剂；结渣；灰熔点DOI编码:10.16641/11-3241/tk.2021.01.013Cause analysis of slagging during biomass fuel combustionTaiyuan Heating Group Co.Ltd.Pei JunqiangAbstract：Biomass resources are abundant and various in China，which are important renewable energy sources.Biomass resources industrialization in the fields of heating and power generation has always been the concern of researchers.During the combustion and utilization of straw biomass，slagging has become the key to the safe and efficient operation of the boiler.Therefore，it is very important to study the technological breakthrough of straw biomass.In this paper，the formation process and theory of biomass slagging are deeply analyzed and explained.The factors affecting slagging are described in detail，and the solution is proposed.The results of this paper provide favorable guidance for biomass selection and alleviating slagging.Keywords：biomas；additive；slagging；ash melting point在我国北方农村地区建筑采暖面积已达91.4亿m2，采暖耗能占全年生活总耗能的80%左右［2，3］，农村采暖普遍采用污染严重的散煤和柴薪，其燃烧排放大量的污染物。

生物质燃烧灰渣利用概述

生物质燃烧灰渣利用概述XXX摘要：在人类面临着能源与环境双重压力的今天，生物质能作为一种清洁、可再生的能源日益受到人们的亲睐，于是生物质发电作为一种清洁的电力生产方式得到了迅速发展。

生物质燃烧发电是一种简单直接的方式，我国也已建立了多家生物质直燃、混燃发电厂。

生物质电厂运行过程中会产生大量的灰渣，其填埋不仅会占据大面积土地，还给环境带来了巨大的压力，且生物质灰渣中含有较多的K、N、S、P等无机元素，有一定的回收利用价值，因此，研究对生物质灰渣更加合理、高效的利用是十分必要的。

本文将对目前生物质灰渣的利用情况做简要概述。

关键词：生物质电厂、灰渣特性、综合利用1. 前言随着化石能源的大量开采、利用，能源危机与随之而来的环境污染问题已成为全世界关注的焦点，此两点问题的重要性已不必再多加赘述。

在这个全球大背景下，化石能源的清洁高效利用和开发清洁、可再生的新能源也成为了研究的两大热点领域。

电力行业是典型的能源行业，传统的火电更是要消耗大量的化石燃料。

我国是煤炭大国，火力发电一直以燃煤为主。

但是煤炭作为一种不可再生的能源，总会面临资源枯竭的一天。

而且煤炭在燃烧过程中会产生SO2、NOx等气态污染物以及粉尘灰渣等固态废弃物，需要在后续过程中进行脱硫、脱硝、除尘等污染物减排处理。

因此、用更加清洁的燃料代替煤炭或者研究煤炭的清洁高效利用是十分必要的。

风能、太阳能、水能、地热能、潮汐能和生物质能都是典型的可再生清洁能源，其中生物质能是唯一可再生的碳源，有着很广阔的研究和发展空间。

生物质能是指蕴藏在生物质中的能量，能够作为能源使用的生物质资源有很多种，大体可以分为植物和非植物两大类。

其中植物类主要包括森林、农作物、草类等陆生植物和水草、藻类等水生植物；而非植物类主要有动物粪便、有机废水、生活垃圾等。

我国拥有丰富是生物质资源，据测算，我国理论生物质资源量约为50亿吨/年。

如果这些生物质资源得到充分的利用，将大大缓解我国的能源和污染物治理问题。

生物质燃烧技术的研究进展

生物质燃烧技术的研究进展摘要：生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式。

从影响生物质燃烧特性的因素出发，综述了生物质燃料组分、理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用，介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状，对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨，并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望。

生物质是指来源于生物有机体的材料，尤其是基于植物体的材料，包括大量的草本植物、淀粉、纤维素、木质素等。

但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物，还包括农林畜产品废弃物、食品加工产业废弃物、餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等。

生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能，与煤相比，生物质能作为新兴能源，受到全世界越来越多的关注，主要因其具有如下特点：①生物质能是一种绿色能源，符合可再生、可持续利用能源的目标，成为当前最洁净的能源之一，对环境污染小，可以降低对传统化石能，在生命周期内可以实源的依赖性；②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2现CO的零排放或零增长，降低使用化石燃料造成的温室气体排放量；③生物质2中灰分比重低、含硫量少和挥发分含量高；④生物质种类繁多、来源广泛、总量丰富，且具有本土特性。

生物质能由于其在社会效益、环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广。

目前生物质能提供全球总量10％～15％的能源供应，是世界上排名第四的能源。

在工业发达国家中，生物质能占到能源总量的9％～14％，而在发展中国家则更高，占到25％～30％，部分地区甚至高达50％～90％。

但在这些国家中，大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能，商业化程度并不高，且热利用效率极低。

随着科技的进步，生物质能的转化利用形式也多种多样，改变了简单的直燃模式下利用效率低的缺点。

当前生物质能转化的方式主要可以归结为：热裂解、气化、液化、超临界流体提取、厌氧消化、厌氧发酵、酸解、酶解和酯化降解等，但这些生物质转换技术由于成本、技术的成熟度和使用效率等方面的原因，难以大面积推广，生物质能的应用仍以直接燃烧为主。

生物质燃烧技术

生物质燃烧技术摘要：清华大学生物质燃烧技术建立在清华大学独立知识产权的生活垃圾清洁焚烧及综合利用专利技术上，综合考虑了生物质燃料的特点，循环流化床锅炉经特殊设计，以保证生物质燃料的充分燃烧，并避免积灰、结渣及腐蚀现象。

用于生物质燃烧的热风发生装置已申请专利。

一、概况清华大学热能工程系对生物质的焚烧及其综合利用进行了十多年的研究，开发出了“燃用多成分低热值燃料的流化床锅炉及其运行方法”（专利号：ZL97103977.1）发明专利技术，该项技术以循环流化床焚烧技术为核心，配以特殊的进料和排渣系统，根据生物质的燃烧特性、成灰特性，对进料形式、炉膛结构、分离方式、受热面布置进行了特殊的设计，并对防腐、尾部积灰进行了有效地处理，对排放物的污染进行了有效地控制。

该项技术拥有完全的自主知识产权，可广泛应用于生活垃圾以及玉米芯、秸秆等农林废弃物的焚烧处理及能源利用。

该循环流化床锅炉具有高效、低磨损、负荷调节范围宽、运行可靠、启动迅速等突出优点，经杜邦公司酒泉种子加工厂同类燃烧生物质锅炉实际运行检验，可长期不间断运行，运行效果良好。

循环流化床燃烧技术对秸秆燃料的适应性较好，负荷调节范围较大的。

床内工质颗粒扰动剧烈，传热和传质工况十分优越，有利于高温烟气、空气与燃料地混合充分，为高水分、低热值的生物质燃料提供极佳的着火条件，同时由于燃料在床内停留的时间较长，可以确保生物质燃料地完全燃烧，从而提高了燃用生物质锅炉的热效率。

在生物质燃烧技术研究的过程中，清华大学还开发了燃用生物质的热风炉，并申请了专利“一种燃用生物质的热风发生装置”（发明专利申请号：200710064684.1，实用新型专利申请号：200720103931.X）。

二、生物质燃料燃烧特性与常规的燃煤相比，生物质燃料通常氧含量高（通常大于30%），氢碳比、氧碳比较高，挥发分高，灰分含量少。

由于生物质燃料特性的不同，从而导致了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与燃煤相比也都存在较大差别，表现出不同于燃煤的燃烧特性。

生物质掺烧发电存在问题及探讨

生物质掺烧发电存在问题及探讨作者：周国忠来源：《科技视界》2017年第09期【摘要】近年来，国家对碳减排的要求不断加强，燃煤发电是CO2排放的主要来源之一。

对于火力发电碳减排的需求而言，掺烧生物质是一种有效的应对措施。

常见的生物质掺烧技术可分为直接掺烧和间接掺烧两种。

直接掺烧技术将生物质送入锅炉，新建设备较少，成本较低，目前应用较广。

间接掺烧技术将生物质气化后的燃气送入锅炉燃烧，该技术的原料适应性较广，能避免结焦结渣等现象，但需新建设备较多，投资较高，目前应用较少。

本文介绍了近年来国内生物质掺烧发电技术现状，阐述了其中存在的问题，同时，根据笔者的调研经验，对生物质掺烧发电技术的发展进行了探讨。

【关键词】生物质；煤；掺烧；发电【Abstract】The requirements of carbon reduction have been enhanced recent years in China. Power generation is a main source of CO2 emission. For power generation plants， biomass and coal co-firing an effective method for carbon reduction. In general， biomass and coal co-firing for power generation have 2 ways： direct and indirect co-firing. The direct co-firing way send biomass into the boiler together， then biomass and coal combust for power generation. This method could build less equipment， and save the investment. Thereby， the direct co-firing method is used much wider. The indirect co-firing gasifies biomass first， and then send bio-gas into the boiler for power generation. This method have several advantages： high adaptability for biomass， could avoid coking and slagging. However， the indirect way need to build more equipment， and more investment，thereby have less utilization. This paper reviewed the development of biomass co-firing technology recent years. This paper elaborated the problems in biomass co-firing process. Based on the investigation， discussed the development of biomass co-firing technology.【Key words】Biomass； Coal； Co-firing； Power generation0 引言我国对可再生能源利用技术逐渐重视，《能源发展十三五规划》提出了“积极发展生物质液体燃料、气体燃料、固体成型燃料。

生物质燃烧过程中碱金属的迁移规律

生物质燃烧过程中碱金属的迁移规律摘要：生物质能是一种清洁和可再生的能源，几乎不包含硫和少量氮，并且具有几乎不排放二氧化碳的优点。

在各种生物质利用和转化方法中，生物质燃烧技术无疑是最适合中国国情的最成熟，最简单，最可行的广泛使用，高效，清洁生物质的方法之一。

在生物质的生物质化学反应过程中，由于碱金属（例如K，Na）的含量高，它们与相关化合物相互作用并发生熔融反应，从而增加了粉煤灰颗粒的固体含量，并易于在炉中形成渣灰或沉淀在回热表面影响锅炉效率，容易形成腐蚀性材料，高温腐蚀了设备。

关键词：生物质，碱金属，燃烧特性，反应动力学1.课题研究背景及意义1.1生物质利用情况生物质燃料是光合作用产生的有机衍生物的总称。

生物质能是一种理想的可再生能源。

它的来源广泛，每年产生大量的工业，农业和林业废物。

在消费中，生物质能源消耗占世界总能源消耗的14％，仅次于石油，煤炭和天然气，位居第四[1]。

与化石燃料相比，生物质的污染也很低，硫和氮的含量也很低，燃烧过程中的SOx 和NOx排放量也很小。

另外，当使用生物质作为燃料时，生长所需的二氧化碳量等于燃烧过程中释放的二氧化碳量，因此大气中的二氧化碳净排放量接近于零，可以有效地减少温室效应。

新的，更新的生物质燃料的开发和使用不仅可以缓解能源危机，而且可以减少环境污染并节省能源。

与燃料煤相比，生物质形成时间短，结构疏松，热解和燃烧过程具有自己的特点。

其中，生物质的热解不仅是生物质气化和燃烧的必要步骤，而且是生产高能量密度产品的独立过程。

生物质热解作为一种先进的生物质能研究与开发技术正受到越来越多的关注。

1.碱金属迁移规律的研究2.1生物质碱金属迁移规律2.1.1生物质燃烧碱金属测定实验取粒径小于0.56mm的小麦秸秆粉，经测试其碱（土）金属含量（以灰分计）为：k：1.9386mg/gCa0.5466mg/gNa，0.0594mg/g；Mg：0.1383mg/g。

用化学分馏实验测定生物质以及煤中碱金属的赋存状态。

秸秆燃烧过程中碱金属问题研究的新进展

0 引言
第一次产业革命之前 ,人类利用的能源主要是生物质能能源。18 世纪之后 ,大量廉价化石能源逐渐取代了生物质能源 ,由此带来的环境污染、化石能源资源枯竭以及能源生产引发的社会问题突现等问题 ,向社会的可持续发展提出了严峻的挑战。
现在 ,人们又重新将目光聚焦于生物质能等可再生能源。许多国家制定了相应的发展计划 ,如日本的“阳光计划 ”、美国的“能源农场 ”及印度的“绿色能源工厂 ”等 ,它们都将生物质能秸秆发电技术作为 21世纪发展可再生能源战略的重点 [ 1 ] 。我国新能源和可再生能源发展纲要提出了 2010 年生物质能发电装机容量要超过 3 000MW 的目标 ,从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展 , 从而加快了生物质能技术商业化的进程 [ 2 ] 。目前 ,秸秆发电技术的推广和普及已逐步成为中国政府和民间关注的热点 ,许多地方都在着手
分为有机硫和无机硫 ,绝大部分有机硫以蛋白质形式出现 ,少量以含硫氨基酸的形式存在 ,形态和含量比较稳定 ;无机硫则多以硫酸根的形式 ( SO4 2 - ) 在细胞中积累 ,含量随着硫元素供应水平的变化存在很大的差异 ,既可以通过代谢合成为有机硫固定在细胞中 , 又可以转移到其他部位被再次利用 [8 ] 。
第 28卷第 12期
马孝琴 :秸秆燃烧过程中碱金属问题研究的新进展
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丰富的元素 ,也是岩石圈中第 4 丰富的矿物质营养元素。土壤中潜在的有效钾包括交换性钾、非交换性钾和矿物钾 3 种。其中 ,交换性钾 0. 1% ～2% , 非交换性钾 2% ～8% ,矿物态钾 90% ～98% [ 4 ] 。
业 (尤其是核工业 )垃圾和空气污染等 [ 7 ] 。植物中积累的正常氯的质量浓度一般为 0. 2% ～2. 0% [ 7 ] 。 Thomas R. M iles对 2种稻草和麦秆中氯的形态进行了报道 ,结果显示 :稻草 1中水溶性氯的质量分数为 39% ,离子交换氯的质量分数为 61% ;麦秆 1 中水溶性氯的质量分数为 60% ,离子交换氯的质量分数为 40% ;稻秆 2和麦秆 2中的氯全部以水溶性氯的形式存在 [ 6 ] 。

生物质及热解气化过程中碱金属和重金属元素

生物质及热解气化过程中碱金属和重金属元素1、前言生物质通过光合作用将太阳能以化学能的形式储存，是一种可储存与运输的可再生能源，储量非常丰富，全世界每年由光合作用而生成的生物质中仅1％用作能源已为全世界提供了14％的能源：并成为世界上15亿人口赖以生存的主要能源。

另外，由于一方面大量消耗化石燃料获得能源，造成它们的储量日趋减少；另一方面是化石燃料消耗过程造成严重的环境污染；这两方面原因使人们更多地研究可再生清洁能源如太阳能、海洋能、风能、生物质能的开发利用。

随着生物质能量转化技术的发展，能源作物的大量生产，生物质的能量转化效率提高，而成本降低，生物质发电能够在经济上与化石燃料发电竞争。

在环境效益上，发展生物质能有助于减轻能量消耗带来的温室效应和环境污染，生物质生长过程中会吸收大气中的CO2，使生物质能量利用过程中释放的CO2形成再循环，减少了CO2净排放，乃至实现CO2零排放，大规模发展生物质能有助于生态良性循环。

主要由于上述原因，生物质能引起了世界范围的广泛兴趣。

发展生物质能对能源结构的转变及保护环境两方面将起重要的作用。

生物质作为环境友好型能源，有可能成为未来可持续能源供应的主要部分。

生物质可以通过各种方法转换成能源利用。

例如热转化方法和生物化学方法将生物质转化成气体或者液体形式。

提高生物质转化过程的效率和减少环境影响是目前生物质能源利用的着眼点。

因此，需要对生物质的特性以及它们在转化过程的作用有更进一步的了解。

生物质的特性决定着转化过程的方式和转化过程可能出现的问题，同样，不同能量的形式影响生物质的选择。

生物质品种繁多，Thornton etc．发现陆地植物从土壤中选择性地吸收各种微量元素并积累于植物体中，选择性吸收造成植物中某些元素的数量与其在土壤和岩石中的含量不成比例，植物选择性强的主量元素有P、S、Ca、K等：微量元素有Be、Co、Ni、Zn、Ge、As、Cu、Cd、Sn、Ph、Ti、Ag、An等。

生物质锅炉技术现状与存在问题

生物质锅炉技术现状与存在问题来源：中国新能源网 ?? 更新时间：2015-09-02 15:50:19 ???[我要投稿]白兆兴(上海电气集团安全生产监测中心，上海200002)摘要：介绍了国内外生物质锅炉的技术现状，着重讨论了生物质锅炉存在的问题及解决途径。

其中对生物质锅炉的沾污、腐蚀、结块，SO2、NO x、HCl以及气溶胶的排放等问题进行了分析研究。

对生物质燃料锅炉的设计及已投运锅炉的安全运行有一定的参考作用，对我国生物质发电锅炉的应用实例和研究发展状况进行了介绍。

0前言由于大量使用化石燃料而引起的能源短缺和环境恶化问题，生物质能已经在锅炉燃料中占据重要的地位。

我国作为农业大国，每年农作物秸秆产量约为亿t，预计到2010年将达到亿t；薪柴和林业废弃物资源量中，可开发量每年达到6亿t以上。

每年因无法处理的剩余农作物秸秆在田间直接焚烧的超过2亿t，这不仅浪费了资源，而且造成严重的空气污染。

为实现可持续能源生产和减少温室气体排放的目的，我国已于2006年1月开始实施《中华人民共和国可再生能源法》，为生物质能等可再生能源的广泛应用提供制度和法律保证。

根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量将超过3000MW。

生物质发电锅炉的研究及开发对这一目标的实现具有决定性的影响。

生物质作为新型的燃料，其炉内燃烧特性需要详细的研究，本文结合国内外的生物质锅炉发展现状，对我国生物质锅炉存在的受热面沾污、腐蚀及结渣、SO x、NO x、HCl以及气溶胶的排放问题进行了初步分析研究。

1生物质锅炉生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧，将燃烧产生的能量用于发电。

当今用于发电的生物质锅炉主要燃烧型式为流化床燃烧锅炉和层燃锅炉。

流化床燃烧流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料呈颗粒形状，燃料在流化床内处于流化状态进行燃烧反应和热交换。

生物质燃料水分比较高，采用流化床技术，有利于生物质的完全燃烧，提高燃烧效率。

生物质燃烧和热解中钾的释放规律研究进展

生物质燃烧和热解中钾的释放规律研究进展摘要：生物质中碱金属钾的含量较高，钾在燃烧和热解过程中释放到炉内，会造成积灰、结渣、腐蚀等问题，影响锅炉安全、经济运行。

本文通过对文献进行比较和分析，介绍了生物质中钾的含量和赋存形式，碱金属的定量检测方法，生物质中钾在不同条件下热解和燃烧过程中的释放规律，以及燃料成分和粒径、反应温度和升温速率、反应器类型等因素对钾释放规律的影响。

结果表明，生物质燃料中钾的赋存形式包括有机钾、无机钾和含钾矿物质等；有机钾分解所释放出的一次产物，最终会经过不同路径的二次反应以其他形式释放或留在灰中；钾的最终释放形式与释放过程中发生的二次反应密切相关，主要包括KCl、K2SO4、KOH和含钾矿物质。

相比化石燃料的不可再生、二氧化碳和污染物排放量大等特点，生物质由于其具有可再生性、二氧化碳中性排放及低污染物排放等优势[1]，在电力和热力生产中引起了越来越大的关注。

生物质作为能源资源，有其自身的特点。

生物质在生成过程中，会吸收土壤中的一些无机营养元素参与其代谢过程，如K、Na、Ca、Mg、Cl、S、P、Si等。

与煤、石油、天然气等常规化石燃料相比，生物质中碱金属钾的含量很高，通常是灰分中含量第二高甚至最高的元素。

表1所示为几种生物质的灰分组成[2]，不同生物质的灰分中钾的含量有所不同，但含量均较高，有的可以达到50%以上。

钾在燃烧、热解和气化等热化学转化过程中会释放到炉内，造成积灰。

积灰能降低锅炉的热效率，同时还会导致腐蚀等问题，影响锅炉的安全、经济运行。

因此，探究生物质热化学转化过程中碱金属钾的释放，对于理解和解决由灰分造成的问题具有重要意义。

生物质中碱金属钾的释放问题已经引起了包括丹麦、瑞典、挪威、芬兰、美国、中国、德国和澳大利亚等多个国家科学家的关注。

影响生物质中钾释放的因素，不仅包括钾在生物质中的含量，还包括钾的赋存形式。

Miller等[3-4]在1970年代和1980年代率先发明了化学分馏分析（CFA）方法，并将其运用于煤和生物质的分析。