洁净煤技术

作者：张新德, 吴玉新, 郭慧娜, 吕建燚

关键词：生物质,热解,碱金属赋存,碱金属释放,湍流

生物质作为一种洁净零碳可再生能源，在优化能源结构、减少碳排放方面具有重大意义。我国作为农业大国，具有丰富的生物质资源，但其相对于煤炭具有碱金属含量高、易结渣的特性，容易造成锅炉设备的腐蚀与损坏。为研究湍流热解条件下生物质颗粒的碱金属析出特性，利用四风扇对冲电加热试验装置在200～900 ℃的湍流条件下开展了6 mm球形荷木颗粒的热解试验。采用SEM−EDS、ICP−OES、IC等检测方法探究了不同热解条件及热解阶段下碱金属的赋存、释放和转化机制。结果表明：荷木中Na元素占碱金属物质的量分数的86%，以水溶性Na为主，其次是Ca、K、Mg。在热解过程中，NaNO3最先释放，并且在400 ℃时达到最大释放量。随温度进一步升高，NaCl与Na2CO3相继释放，各释放峰值与其熔点正相关，并且在水溶性钠释放时氨溶性Na会向水溶性Na转化。在600、800和900 ℃时Na的总释放率分别达到58.25%、65.15%和71.13%。通过对比在自然对流与湍流热解环境下Na的释放率发现，生物质颗粒升温过程中，湍流热解条件下的Na释放率始终高于自然对流环境下的Na的释放率，这是由于湍流热解条件下颗粒升温更快且孔隙率明显增加。但相同环境温度下，湍流和对流热解条件下Na的最终释放率差异不显著，表明温度仍然是碱金属最终释放率的决定性因素。

来源：2025年第9期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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