煤灰掺杂对气化条件下生物质中不同无机形态钾迁移转化的影响
何紫萌
邓玉洁
石文举
曹景沛
赵小燕
中国矿业大学 江苏省碳资源精细化利用工程研究中心,江苏 徐州 221116
摘要：钾(K)是生物质中一种主要无机元素,在生物质气化过程中它的迁移转化会造成结渣、积灰和灰团聚等问题,掺杂富含硅(Si)和铝(Al)的煤灰是解决这些问题的有效途径之一.大部分生物质中K主要以K2CO3、K2SO4 和KCl等水溶性无机盐形式存在,但不同种类生物质中这几种无机K盐组成差异较大,导致气化过程中灰团聚、结渣行为有较大差异.因此,该研究利用了负载K2CO3、K2SO4 和KCl的松木模拟含不同无机形态K的生物质,在水蒸气和CO2 气氛下,系统研究了气化过程中煤灰对不同无机形态K迁移转化和在流化床条件下(石英砂为床料)灰团聚行为的影响.研究发现,尽管 2种煤灰的晶体矿物组成不同,在气化过程中它们均与负载K2CO3 和K2SO4 的松木反应形成了钾霞石(KAlSiO4).然而,对于负载KCl的松木,相比于水蒸气气氛,由于煤灰在CO2 气氛下生成钾霞石的能力较弱,因此大部分KCl主要通过物理吸附保留,导致K保留比较低.另外,负载KCl的松木气化残渣中K的保留比显著低于负载K2CO3 或K2SO4 的松木,说明生物质中KCl易挥发且与煤灰的反应较弱,更易造成灰沉积和腐蚀等问题.然而,热力学平衡计算表明 3种K盐和煤灰反应主要生成白榴石或长石,与实验结果差别较大.最后,尽管煤灰的加入不能阻止团聚物形成,但抑制了负载K盐的松木和石英砂生成低温熔融硅酸钾的过程,使形成的团聚物更易破碎,可以有效缓解流化床中的灰团聚等问题.
关键词：生物质煤灰无机形态钾气化迁移转化灰团聚
分类号：TK62(生物能及其利用)
资助基金：国家自然科学基金(22108292)
论文发表日期：2023-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 2326-2339 )
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