「論文推薦」中國科學院力學研究所魏小林研究員團隊：小麥秸稈燃燒過程中鹼金屬釋放特性

鹼金屬引起燃燒應如何處理

中國科學院力學研究所魏小林研究員團隊以魯西北的小麥秸稈為研究物件，採用化學分餾試驗及SEM-EDS研究鹼金屬K的賦存形態及分佈特性；在燃燒溫度400～900 ℃研究溫度對鹼金屬K釋放特性的影響。

作者

李慧君1，謝興運1，3，趙京2，3，張玉鋒2，3，魏小林2，3

作者單位

1。華北電力大學能源動力與機械工程學院；

2。中國科學院力學研究所高溫氣體動力學國家重點實驗室；

3。中國科學院大學工程科學學院

摘要

生物質作為可再生潔淨能源，在中國能源結構中將佔據越來越重要的地位。生物質中鹼金屬元素（主要是K）含量豐富，是生物質灰的主要成分。由於鹼金屬無機鹽（如KCl）具有較低的熔點，因此生物質內鹼金屬極易在燃燒中釋放，此特性給生物質能源的開發及利用帶來了嚴重的技術安全問題。在生物質燃燒過程中，部分鹼金屬灰分氣態釋放後，易於凝結、吸附並沉積在鍋爐爐膛受熱表面，造成玷汙、結垢及積灰等問題，嚴重影響鍋爐的換熱，甚至造成腐蝕。因此，研究生物質燃燒過程中鹼金屬元素的釋放規律及機理，將為我國生物質的清潔高效利用提供有力的理論支援，具有較好的社會經濟及學術意義。

以小麥秸稈為試驗物件，研究生物質燃燒過程中鹼金屬的釋放特性，透過水平管式爐及XRD、SEM-EDS等檢測手段，研究了燃燒溫度400～900 ℃鹼金屬的釋放特性。結果表明，鹼金屬K主要以水溶性形式存在，鹼土金屬Ca、Mg主要以醋酸銨溶及水溶性形式存在。水溶性K主要以KCl、KNO3、K2SO4和K3PO4的水合離子或晶體存在。燃燒過程中，400 ℃內主要釋放有機K及少量無機K，400～600 ℃時，K釋放主要以KNO3的無機K為主，600 ℃以上時主要以KCl和KNO3釋放。鹼土金屬Ca和Mg會形成較穩定的化合物，不易釋放。透過對灰渣表面元素富集狀況分析可知，K與Cl含量同步變化：600 ℃內，K與Cl含量同步增長，主要因為有較多鹼金屬化合物以KCl的形式析出；高於600 ℃時，灰渣表面K與Cl含量減少，主要因為KCl與SiO2等發生反應或直接以KCl的形式釋放。

文中插圖