農(nóng)業(yè)秸稈熱轉(zhuǎn)化過程中無機元素的析出規(guī)律

【摘要】：生物質(zhì)能資源化的高效利用是解決能源短缺的一個重要的途徑，受到各國的關(guān)注。秸稈作為我國數(shù)量巨大的農(nóng)業(yè)廢棄物，秸稈資源化利用技術(shù)得到了大力的發(fā)展，但是秸稈中所富含的鉀、鈉等無機元素會使得熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)遇到結(jié)很多問題，從而制約了秸稈的大規(guī)模熱化學(xué)利用。為了解決無機元素所帶來的問題，本文以棉桿、麥稈、稻桿等為研究對象，對其熱利用過程中無機元素的析出轉(zhuǎn)換特性進行了了深入的分析，為尋求相關(guān)問題的解決方法提供了基礎(chǔ)理論知識。 采用固定床反應(yīng)器，選取玉米桿、棉桿和稻殼為對象，研究了三種生物質(zhì)熱解過程中堿金屬，堿土金屬、氮、硫、氟和氯的的析出規(guī)律。對焦樣的堿金屬存在形態(tài)及氣態(tài)中的氮、硫、氟、氯的成分和析出量進行了分析。鈉是四種生物質(zhì)中最易析出的；鉀主要分有機鉀和無機鉀的析出，析出量低于鈉，較低熱解溫度下鉀的析出主要為有機鉀的析出。鉀的析出量與焦炭對與鉀的捕獲能力，生物質(zhì)顆粒的大小和生物質(zhì)中的氯和硅的含量有關(guān)系。鈣和鎂在熱解中不易析出。AAEM在焦炭內(nèi)的存在形式為：部分AAEM可能以氯鹽或者是硅酸鹽，硫酸鹽等鹽的形式分散存在于焦炭上，部分AAEM存在于碳基中。硫的析出可以分為無機硫的析出和有機硫的析出。生物質(zhì)氮在熱解后主要分布在焦炭，焦油和熱解氣中。熱解氣體中的氮的組分主要為NH_3、HCN和NO_X。焦油中含氮化合物主要為含氮雜環(huán)化合物。HF析出量和速率隨著熱解溫度升高而升高，析出曲線的峰值也隨著熱解溫度的升高提前。 接著，研究了生物質(zhì)和生物質(zhì)焦CO_2氣化過程中的堿金屬析出轉(zhuǎn)換特性。生物質(zhì)原樣熱解氣化和生物質(zhì)焦氣化過程中鈉析出量最高，其次是鉀，鈣和鎂的析出率在氣化過程中要低于鉀和鈉?；瘜W(xué)熱力學(xué)平衡計算表明K_2Cl_2(g)、KCl(g)、KOH(g)、KCN(g)、K(g)是鉀主要的析出方式。鈉以Na_3Cl_3(g)、Na_2Cl_2(g)、Na(g)、NaCN(g)為主要的鈉的析出形式。鈣碳酸鈣為最主要的存在形式，隨著溫度升高，鈣逐漸以硅鋁酸的形式出現(xiàn)。鎂主要以MgSiO_3、MgCO_3、Mg2SiO_4等形式存在。生物質(zhì)的種類、制焦的溫度、氣化溫度、生物質(zhì)灰中的硅的含量、氣化時間和反應(yīng)器的形式（氣化氛圍）等都會影響AAEM的析出。 最后研究了不同制灰溫度的生物質(zhì)灰特性。秸稈類的生物質(zhì)灰在低溫下主要組成成分為KCl、SiO_2、CaCO_3；高溫下KCl開減少，硅鋁酸鹽開始變多。木材類的生物質(zhì)灰中主要以鈣的結(jié)晶相為主。生物質(zhì)流動溫度，半球溫度和軟化溫度與生物質(zhì)灰的組分關(guān)系不如煤來的明確，表明煤的結(jié)渣指標(biāo)并不一定適合判定生物質(zhì)灰的結(jié)渣特性，需要根據(jù)生物質(zhì)灰的特點綜合考慮各種影響因素，才能正確確定生物質(zhì)灰的結(jié)渣特性。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 堿金屬 堿土金屬 無機元素 析出轉(zhuǎn)化特性
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK6
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10
• 1.2 秸稈生物質(zhì)能源的利用及相關(guān)問題10-12
• 1.3 課題研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 課題提出意義15-16
• 2 AAEM 及污染氣體的遷徙規(guī)律16-40
• 2.1 實驗樣品和實驗方法16-22
• 2.2 秸稈熱解無機物析出特性的結(jié)果與分析22-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 3 秸稈氣化過程中堿金屬和堿土金屬的析出特性40-50
• 3.1 實驗樣品和實驗方法40-41
• 3.2 氣化過程中堿金屬和堿土金屬的析出特性41-47
• 3.3 化學(xué)熱力學(xué)平衡計算結(jié)果47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 制灰溫度無機礦物質(zhì)的遷徙與轉(zhuǎn)化的影響規(guī)律50-69
• 4.1 實驗過程和實驗方法50-53
• 4.2 結(jié)果與討論53-61
• 4.3 生物質(zhì)灰熔融性分析61-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 5 全文總結(jié)和展望69-72
• 5.1 本文主要工作及結(jié)論69-70
• 5.2 下一步工作展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-78
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與項目78

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