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1、第32卷第3期太阳能学报Vol132,No132011年3月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMar1,2011文章编号:0254-0096(2011)03-0364-06不同生物质灰的理化特性肖瑞瑞,陈雪莉,王辅臣,于广锁(华东理工大学煤气化教育部重点实验室,上海200237)摘要:根据我国和美国国家标准,将稻草、松木屑和梧桐树叶3种生物质分别在815和600e下制灰,此外也在500e下制灰进行比较。测定了灰分量和灰成分,考察了灰成分中氧化物的含量变化以及生物质灰的积灰、结渣特性;利用X射线衍射方法和SEM对不同温
2、度灰的物相和灰形态进行了分析;利用灰熔点仪测定了生物质灰的灰熔点。研究表明:灰分量、灰成分、物相变化、灰形态以及灰熔点均与灰化温度密切相关,600e的灰化温度比较适合研究生物质灰分的性质。关键词:生物质灰;灰化温度;灰分特性;灰熔点中图分类号:TK6文献标识码:A0引言1实验目前对生物质能应用的研究主要有气化、液化、111实验原料的制备[1~4]热解、固化、燃烧和制氢等。生物质气流床气化实验选用稻草(上海宝山区)、松木屑(上海某家由于具有气化压力高、气化效率高、碳转化率高、气具加工厂)和梧桐树叶(校园内收集),3种生物质经体品质高和
3、污染物排放低的特点而被广泛应用。但粉碎并筛分后,取100目以下的生物质作为实验原是生物质中较多的钾、钠、钙、磷等无机元素在生物料。质热化学转换利用后会残留并形成灰,灰中的碱金112生物质灰的制取属成灰元素会对气化炉造成高温腐蚀,还会在气化目前国内对于生物质灰的制取还没有相应的标炉内形成熔渣或以飞灰形式沉积在尾部受热准。根据我国煤灰制灰标准(GB/T212-2001)和美[5~8]面,这些都会降低设备的利用效率、缩短运行周国试验材料学会(ASTM)制定的生物质灰分量分析期。灰的性质还会影响到生物质燃烧、气化、热解等标准中规定的温度,稻
4、草、松木屑和梧桐树叶3种生[9~12]过程中的产物和其作为副产品使用的功能。因物质分别在815和600e下制灰。按照文献[13]中此,研究生物质灰分的性质对进一步提高生物质气指出的海洋类生物质的制灰温度,也在500e下制流床气化炉运行的经济安全性有重要意义。灰并与600e时进行比较。将稻草、松木屑和梧桐目前,国内在进行生物质性质分析时,采用的是树叶样品置于马弗炉中,分别在815、600和500e下煤质分析的标准,制灰温度较高。而生物质中的无灼烧2h。实验发现:500e的生物质灰颜色偏黑,说机元素在高温下易挥发,必然会影响灰分性质的准
5、明温度太低,生物质燃烧不完全,灰中仍含有一些残确性。国内外关于灰化温度对生物质灰相关特性影炭;600e的稻草灰为浅灰色;815e下的稻草灰为灰响的研究较少。本文较全面地研究了灰化温度对生色,烧结现象严重,说明稻草易结渣,木屑和树叶灰物质灰各方面特性的影响,以达到准确确定生物质呈疏松乳黄色。制灰结束后将制得的灰样收集于密灰性质的目的。闭容器中待分析。收稿日期:2010-05-26基金项目:国家自然科学基金(20876048);教育部/长江学者与创新团队发展计划0(PCSIRT-IRT0620)通讯作者:肖瑞瑞(1982)),女,博士研
6、究生,主要从事生物质热解与气化技术方面的研究。xiaoruirui603@1631com3期肖瑞瑞等:不同生物质灰的理化特性365113生物质灰特性的分析表2是不同温度下3种生物质灰的氧化物成分采用日本岛津制作所Shimadzucorporation分析,可以看出,不同的生物质灰中无机物质的含量XRF-1800型X-射线荧光光谱仪进行生物质灰的成不同。各种生物质灰主要由Si、Al、Mg、Fe、Ca、K、分分析(XRF);采用日本理光电机公司的RigakuNa等元素形成的无机物质组成。D/max-2550VB/PC型X射线衍射仪(XR
7、D)研究生从表2可以看出,不同生物质中,无机物质的含物质灰微晶结构特征;采用日本JEOL公司生产的量不同,稻草和树叶灰中K2O含量较高,因而容易JSM-6360LV型扫描电子显微镜(SEM)对灰的形态出现烧结现象。稻草中SiO2含量较高,与普通玻璃进行观察和拍照;采用长沙开元仪器有限公司生产的组分很相似,木屑和树叶中CaO和SO3含量较的5E-AFÒ型智能灰熔点测试仪测量生物质灰的灰高。灰化温度升高时,碱金属和氯元素含量降低,对熔点。比两种温度下的灰成分可以看出,K的挥发量比Na的大,因为Na可以与SiO2反应生成硅酸钠,避免了2结
8、果与讨论Na从生物质焦炭中的蒸发[14]。灰化温度升高时,木屑和树叶中CaO和MgO含量升高,与低价煤中211生物质灰含量的测定Ca、Mg的存在形式类似,生物质中Ca、Mg的存在不同温度下生物质灰含量的分析结果见表1。形式也极有可能以
