玉米芯生物质灰的物理化学特性论文

玉米芯生物质灰的物理化学特性论文摘要:摘要:采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、粒度分析等实验方法研究了不同灰化温度(600℃和815℃)下制得的玉米芯灰的理化特性.利用马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和保温时间对灰分量的影响并通过扫描电镜-能谱联用技术对生物质气化站现场采集的玉米关键词:物理化学论文摘要:采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、粒度分析等实验方法研究了不同灰化温度(600℃和815℃)下制得的玉米芯灰的理化特性.利用马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和保温时间对灰分量的影响并通过扫描电镜-能谱联用技术对生物质气化站现场采集的玉米芯灰的灰成分和灰形态进行了分析.研究发现灰化温度对灰粒度、灰分量、灰成分、灰形态和物相变化均有明显影响但对积灰结渣特性影响不明显;灰的主要组成元素为钾和氯玉米芯热解气化排放钾的主要形式是氯化钾;灰表面的形态各异600℃灰化时形成絮状的大颗粒815℃时灰表面发生软化熔融絮状物减少.该研究可为生物质燃料经热化学转化后的燃气净化及生物质灰的综合利用提供指导.关键词:玉米芯;生物质灰;灰化温度;热解气化;灰特性中图分类号:TK6文献标志码:A文章编号:1005-3026()01-0100-05生物质能是一种可再生的清洁能源生物质经过热化学转化技术可获得气、液和固态的多种能源产物经热化学转换利用后残留的无机物质就是生物质灰生物质灰是生物质热解气化的副产物对生物质能利用过程产生重要影响.例如常见生物质燃料灰的软化温度都非常低生物质灰中的NaKCa等碱金属和含氯成分很容易对锅炉造成积灰、磨损、腐蚀、结渣等危害[1].目前国内外学者在生物质灰方面的研究取得了一定的成果Scala等[2]利用SEM-EDX方法研究了生物质在流化床燃烧后的飞灰形貌及灰分组成;Labbe等[3]利用近红外光谱分析对红橡木、黄杨木和胡桃木的灰分和含碳量进行了快速测定;Teixeira等[4]研究了秸秆、橄榄枝和木材等与煤共燃飞灰的结渣特性;Vassilev等[5]对多种生物质灰的矿物组成进行了分析.米铁等[6]采用灰成分分析及X射线衍射对甘蔗渣、松木屑、花生壳等生物质灰特性进行了研究;欧阳东等[7]对稻壳灰的显微结构及形态进行了研究.玉米是中国主要的农作物之一.在以玉米芯为燃料的生物质气化系统中玉米芯气化灰很容易与焦油黏结造成生物质气化设备堵塞腐蚀管道可能引起燃气泄漏进而引发火灾、爆炸和中毒等.本研究以玉米芯气化灰为例研究玉米芯灰的理化特性以期为优化除灰降尘技术、提高燃气净化率和设备利用率奠定基础也为热化学转化后的玉米芯灰的综合利用提供指导.1实验部分1.1实验原料选用沈阳辽中县黄土坎村生物质气化站的玉米芯为原料制取生物质灰并于生物质气化站现场旋风除尘器底部采得玉米芯气化灰.为了确定不同灰化温度对生物质灰理化特性的影响参照国家煤灰分量分析标准(GB/T212—)和美国ASTM制定的生物质灰分标准中的规定温度将玉米芯置于马弗炉中分别在600℃和815℃下制取玉米芯灰保温时间对应相应标准要求的时间.试样的工业和元素分析如表1所示.1.2实验设备和实验内容采用德国蔡司公司的UltraPlus型场发射扫描电镜和X射线能谱仪分析灰形态和元素组成;采用济南微纳公司的Winner99显微颗粒图像分析仪分析灰粒度;采用日本理学公司的ZSX100e型X射线荧光谱仪进行成分分析;采用荷兰帕纳科公司的X’PertPro型X射线衍射仪研究灰的微晶结构;利用江苏东台市双宇电炉厂的SX2-15-12型马弗炉灼烧制灰.2结果及讨论2.1气化站玉米芯飞灰的微观形态及能谱分析利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDX)联用技术直观地观察了气化站玉米芯飞灰微观形态特征分析了其主要组成元素及其质量分数所测得谱图如图1所示元素分析结果见表2.结合图1和表2得出以下结果:1)玉米芯在气化炉内经热解气化后的飞灰样品中的主要元素为K和Cl其余为CONaMgSi和P.由此推测玉米芯飞灰表面可能含有大量KCl玉米芯飞灰中含较多的K元素因而可以考虑其灰分的综合利用如制作肥料玉米芯灰中含量较高的氯元素还可以促进含钾化合物的流动性.2)碱金属元素Na的含量远低于K的含量这与Wigmans等[8]研究碱金属固留问题时得出的结论一致.这可能是因为在焦炭燃烧过程...

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