生物质热解过程中碱金属钾的赋存形态及析出迁移实验研究

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1、分类号学号M201371070学校代码10487密级硕士学位论文生物质热解过程中碱金属钾的赋存形态及析出迁移实验研究学位申请人：周宇学科专业：动力工程指导教师：舒朝晖副教授答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringExperimentalStudyonOccurrenceFormsandTransformationofAlkaliMetalKdur

2、ingBiomassPyrolysisCandidate:ZhouYuMajor:PowerEngineeringSupervisor:Prof.ShuZhaoHuiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和

3、集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：

4、日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要生物质作为一种清洁的可再生能源受到了越来越多的重视，而生物质中碱金属的存在，给生物质热化学利用过程带来了积灰、结渣、聚团和腐蚀等问题，因此，明确碱金属在热化学过程中的赋存形态级析出迁移规律，对促进生物质热化学转换技术的发展具有重要的科学意义。本论文通过对稻壳、稻秆、梧桐树皮进行化学分馏实验，研究了生物质中钾的赋存形态及含量。实验结果表明：生物质样品中的钾大部分为水溶性物质，其次为不溶残渣中存留部分，可离子交换部分较少，可强酸溶解部分最少。对梧桐树皮和稻秆

5、选取不同的温度（400℃、500℃、600℃、700℃、800℃）进行热解实验，对热解得到的残余固体中钾含量进行了研究。结果表明：随着温度的升高，热解残渣中钾的含量越来越少；在400℃—500℃之间，钾的含量急剧下降；500℃-600℃之间，钾含量下降趋势减小；600℃以后，随着温度的升高，钾的含量趋于稳定；梧桐树皮比稻秆更易受到温度的影响。通过分析挥发出的钾占总钾含量的比例，得出结论：在400℃-600℃之间，梧桐树皮中挥发出的钾从15%增加到了60%，稻秆中挥发出的钾从30%增加到了45%；在所研究的

6、温度范围内，梧桐树皮受温度的影响更为显著。分别在400℃、800℃条件下，选取不同的保温时间（0min、15min、30min、45min、60min）对梧桐树皮进行热解实验，对热解得到的残余固体中钾的含量及赋存形态进行了研究。通过分析发现：随着保温时间的增加，热解残渣中钾的含量越来越少，当保温时间增加到30min后，钾的含量趋于稳定；热解温度较低时，保温时间对热解反应的影响更显著；随着保温时间的增加，可离子交换部分、强酸溶解部分以及不容残渣中存留部分变化不明显，而钾的总量和水溶部分趋势保持一致，说明在热

7、解过程中增加保温时间，部分水溶性钾随着挥发分的析出而挥发出，其他形态的钾惰性较强，尤其是强酸溶解性钾和不容残渣中存留的钾，随着保温时间的增加变化趋势不大，因此对钾的热解析出影响不大。通过分析挥发出的钾占总钾含量的比例，得出：400℃热解时，在0min-30min之间，梧桐树皮中挥发出的钾从15%增加到了50%；800℃热解时，在0min-30minI华中科技大学硕士学位论文之间，挥发出的钾从55%增加到了70%。通过正交试验，对影响梧桐树皮热解的因素进行了分析，得出结论：影响钾析出的主要因素是温度，其次是

8、保温时间，而粒度对整个实验的影响较小；热解最优温度为800℃、最优保温时间为30min、最优粒度为60目。关键词：生物质；碱金属；钾；热解；赋存形态；迁移II华中科技大学硕士学位论文AbstractAsakindofcleanrenewableenergy,biomasshasdrawnmoreandmoreattention.Thealkalimetalinthebiomasswillcauseashdeposition,s