生物质灰对煤焦气化反应的影响

生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM),可作为天然催化剂应用于煤催化气化。生物质灰对煤焦气化反应促进作用也是生物质与煤共气化协同作用的本质原因。然而,生物质灰中AAEM在煤气化过程中会失活,失去部分催化作用。通过固定床热解及气化试验,结合XRD、Raman、XRF及BET等手段,分析了生物质灰种类、添加量、气化温度等因素对煤焦气化反应的影响。结果表明,生物质灰对煤焦气化反应催化作用与AAEM含量及存在形态相关。煤焦气化反应速率随小麦秸秆灰添加量增大而增大,小麦秸秆灰添加量达40%时,煤焦气化反应速率变化趋于平缓。气化反应前期,小麦秸秆灰对煤焦气化反应存在抑制作用;随转化率升高,在相同转化率下,温度越高,小麦秸秆灰催化作用越弱。为抑制小麦秸秆灰中K的失活,以蛋壳作为添加剂,探究了小麦秸秆灰与蛋壳的混灰对煤焦气化反应的影响。结果表明,25%小麦秸秆灰与5%蛋壳的混灰,可进一步增强小麦秸秆灰对煤焦气化反应催化作用。添加小麦秸秆灰使煤焦在气化过程中比表面积增大,孔隙结构丰富,石墨化程度减弱,无定形碳含量增加,气化反应活化能降低,气化反应速率增大。煤焦及添加小麦秸秆灰煤焦气化反应采用随机孔模型模拟效果最好。研究结果为生物质灰在煤催化气化中的应用提供参考。

生物质灰土壤调理剂对烟草青枯病的防控效果

为考察生物质灰土壤调理剂与微生物菌剂配施对烟草青枯病的防治效果,开展了田间小区试验。试验以不施土壤调理剂和微生物菌剂的处理为对照,土壤调理剂施用量设150、200、300 kg/亩(1亩=667 m^(2))等3个水平,测定了不同处理的土壤理化性状、烟草农艺性状、烟草青枯病发病率等指标。结果表明,生物质灰土壤调理剂施用量为300 kg/亩的效果最好,处理前后土壤pH由5.30提高至6.30,不同生育时期的烟草株高、有效叶片数、平均叶面积和叶面积系数均优于其他处理的,青枯病发病率由对照处理的45.6%降至7.4%。生物质灰土壤调理剂与微生物菌剂配施可以降低青枯病的发病率,促进烟株生长。

生物质灰资源化利用的研究进展

生物质灰是植物枯枝、秸秆等燃烧后所形成的残余物,其主要来源于生物质发电厂。目前,大多数生物质灰被当作废弃物处理或掩埋,资源浪费严重,且极易导致环境污染问题,需寻找合适的资源化方法对生物质灰进行有效利用。本文通过综合分析生物质灰的成分,对生物质灰的保鲜、抑菌作用、促生长作用、吸附作用及其他作用进行阐述,归纳了生物质灰应用的研究现状以及存在的问题和未来发展前景,以期为生物质灰资源多元化利用提供新思路,为进一步提高灰渣的资源有效利用率奠定理论基础。

不同秸秆生物质灰的熔融烧结特性对比研究

研究选取小麦秆、玉米秆和稻秆作为实验原料,探究秸秆生物质灰的烧结和沾污结渣特性,同时结合结渣判别指标来判定或预测不同秸秆灰的沾污结渣程度,以期为生物质热转化设备的安全稳定运行提供理论依据和科学指导。研究结果表明,烧结率越高,结渣程度越严重。在800℃以下,烧结率从大到小依次是玉米秆灰、小麦秆灰、稻秆灰;当温度升高到1000℃时,烧结率从大到小依次是玉米秆灰、稻秆灰和小麦秆灰。综合3种结渣判别指标结果发现,利用软化温度和灰熔融特性指数这两个指标来判定灰结渣程度更具有准确性。

生物质灰土壤调理剂在辣椒生产中的应用效果研究

为考察以生物质灰为主要原料的土壤调理剂对辣椒连作酸性土壤理化性状的改良效果,开展了田间小区试验,测定了辣椒的生物学性状、产量以及试验前后土壤的理化性状。结果表明:施用生物质灰土壤调理剂对辣椒生长有较好的促进作用,可降低辣椒植株的得病率,辣椒收获后土壤pH由5.2提高至5.8;在试验条件下,生物质灰土壤调理剂施用量为300 kg/亩(1亩=667 m~2)的处理效果最好,辣椒产量最高,有较好的经济效益。

生物质灰蒸压加气混凝土的结构与性能

采用两种生物质灰(BA1和BA2)制备蒸压加气混凝土,并利用X射线衍射仪器(XRD)、差热分析仪(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)研究样品的组成、导热性能和微观结构。结果发现:两种生物质灰制备的蒸压加气混凝土具有类似的性能。由生物质灰1(BA1)和生物质灰2(BA2)制备的蒸压加气混凝土,其最大干密度分别为548 kg/m^(3)和528 kg/m^(3),其抗压强度分别为3.5 MPa和3.1 MPa,其最大导热系数分别为0.1430 W/(m·k)和0.1336 W/(m·k)。同时,Ca/Si对生物质灰蒸压加气混凝土水化产物有重要影响,以生物质灰为原料制备的蒸压加气混凝土在较高Ca/Si条件下,具有良好的物理力学性能。

生物质灰化学特性的研究

采用灰成分分析及X ray衍射方法,对甘蔗渣、松木屑、花生壳及谷壳四种常见的生物质灰特性进行了研究。研究表明:在气化过程中,甘蔗渣和松木屑的积灰、结渣倾向严重,花生壳次之,谷壳相对轻微。对其灰中碱金属的固留研究,分析了甘蔗渣和松木屑的积灰、结渣倾向严重的原因。

不同生物质灰的理化特性

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600℃下制灰,此外也在500℃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,600℃的灰化温度比较适合研究生物质灰分的性质。

玉米芯生物质灰的物理化学特性

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.

成灰温度对三种生物质灰及其元素水溶性的影响

生物质灰及灰中化学元素的水溶特性是其是否能作为肥料应用的主要指标,成灰温度会影响这些特性。该文试验研究了成灰温度在400~800℃范围内,3种主要农业废弃物麦秸、玉米秸、稻壳的灰的水溶性和灰中各元素的水溶性。结果表明：1）麦秸灰、玉米秸灰的水溶性明显高于稻壳灰,三者水溶性都随成灰温度增高而显著降低,温度从400升高到800℃,水溶性分别从48%,35%和12%降至约12%,8%和0。2）灰中水溶元素主要有K,Cl和S,其中,K和Cl的水溶性随着成灰温度升高而降低,而S的水溶性几乎不受成灰温度的影响。

生物质灰烧结熔融规律实验研究

根据稻秆、玉米芯、棕榈壳、麦秆酶解残渣灰样烧结熔融实验,分析了生物质烧结熔融温度的变化规律。结果表明：灰分在受热烧结熔融过程中发生元素迁移和化学反应,KCl在800℃以上明显挥发,部分K、Na元素与灰中的SiO_2、Al_2O_3反应形成不易挥发的长石系化合物;灰分中某种元素对烧结温度影响取决于其氧化物熔点、相关化学反应和共熔体的性质,其中Al、Ca、K、Na、S元素使烧结温度降低,Mg、Fe、P元素使烧结温度升高;Si元素含量变化对灰渣烧结熔融温度影响较小。对于以SiO_2为主要成分的生物质灰,可以按照烧结温度约等于0.9倍软化温度估算。拟合得到由灰样中主要组分估算烧结温度的公式,适用烧结温度范围为950~1 200℃,R2为0.967,偏差为25.6℃。

灰化温度对生物质灰特性与沾污结渣的影响

利用激光粒度、X射线荧光、扫描电镜、热重和差热分析等手段对花生壳和玉米芯在600℃和815℃下成灰灰样的粒度分布、化学组成、微观形态、热重行为以及沾污结渣特性进行了全面试验研究。试验结果表明：灰化温度对灰特性影响显著,对沾污结渣影响较小;灰化温度升高,粒度减小,总失重降低,K、Na和Cl的含量降低,而Si、Ca含量未见明显变化;600℃花生壳灰仍保持原始骨架,而815℃灰的破碎程度较高,且有Si O2晶体析出;600℃玉米芯灰发生熔融,而815℃灰存在严重结渣;600℃灰的主要失重发生在300-600℃,并且差热曲线呈现剧烈的放热峰,表明灰的软化或熔融伴随放热;815℃玉米芯灰在600-800℃之间的失重则是由活泼碱金属氯化物挥发以及碳酸盐高温分解造成。

生物质灰对铁矿石载氧体性能的影响

在小型固定床上以铁矿石为载氧体、CO为燃料,进行了化学链燃烧试验.通过在铁矿石中加入生物质灰,探讨了生物质灰的种类（玉米秆灰、油菜秆灰和稻草灰）、灰的添加量（5%～20%）及灰中碱金属对铁矿石载氧体反应活性的影响.试验结果表明：生物质灰中无机组分不同,对铁矿石载氧体反应活性的影响也不同.由于玉米秆灰和油菜秆灰中碱金属K含量较高,高温下K以气态形式迁移到铁矿石表面,生成了K3FeO2,从而提高了铁矿石的还原反应活性.稻草灰中Si含量很高,高温下碱金属K及FeO与铁矿石反应,生成低熔点共晶体,加剧了铁矿石表面的烧结,减少了气固反应的接触面积,导致CO总转化率急剧下降.

生物质灰在高温旋风除尘器内捕集过程数值研究

生物质气化站旋风除尘器的内部流场为高温强旋湍流流场,研究其中生物质飞灰颗粒在该高温流场中的运动和分布规律十分必要。鉴于高温下测量飞灰颗粒的运动和分布规律较为困难,应用FLUENT软件对高温旋风除尘器内部风流-飞灰耦合运移规律进行数值模拟。研究结果表明:高温旋风除尘器内部的静压、动压和全压分布均呈现良好的轴对称性;飞灰颗粒整体浓度分布呈螺旋状分布,分离空间的浓度较高,而环形空间顶端出现"顶灰环"现象,器壁附近则呈现波浪状;当燃气温度为200℃时,旋风除尘器的分离效率在风速为24 m/s时最高;在生物质气化站的实际生产过程中,应根据进入旋风除尘器燃气的实际温度来调节风机参数,以使燃气的进口速度调到最佳,进而使分离效率达到最优。

基于生物质灰成分的灰软化温度预测模型研究

燃料的灰熔融性是判断其结渣性能的主要指标,是锅炉燃料的重要参考性质.燃料灰熔点的特性,与其灰成分中各氧化物含量有非常密切的关系.通过对大量生物质燃料进行分类处理及相应的氧化物含量分析,找到普遍规律,建立燃料灰熔融性特征温度与成分的经验公式预测模型.结果表明,此预测模型能对木质类和草本类生物质灰熔点进行有效预测.

碱渣和生物质灰配施改良酸性土壤的效果初探

通过室内培养试验,对碱渣和生物质灰在酸性土壤上的改良效果作了研究。结果表明,碱渣和生物质灰单施或配施对降低土壤酸度均有较好的效果,能有效降低土壤交换性酸。添加碱渣和生物质灰后土壤表面交换性钙、镁、钠含量均显著增加。单施碱渣的土壤交换性钾含量与对照相当;单施生物质灰土壤交换性钾显著增加,配施碱渣后土壤交换性钾增加量减少。施生物质灰可使土壤有效磷大大提高;施少量碱渣也可使土壤有效磷提高,加大用量却导致土壤有效磷降低。

灰化温度及热解气氛对生物质灰灼烧失重特性的影响

应用热重-差热分析法研究了空气和氮气气氛中2种灰化温度(600和815℃)下制得的稻壳和稻秆等生物质灰的灼烧失重特性。结果表明:不同飞灰在空气中灼烧的质量损失均可分为剩余水分的蒸发、有机成分的快速热裂解以及无机成分的缓慢挥发等阶段,而氮气中飞灰的质量损失并未出现明显的分段热解规律;空气中600℃生物质灰的主要质量损失发生在300~550℃之间,而815℃稻壳灰的主要质量损失区间为200~600℃,815℃稻秆灰在300~550℃之间的质量损失只有1.76%;灰化温度升高,飞灰的总质量损失明显降低。空气中不同灰化温度下的稻壳灰在950~1 050℃之间都出现放热峰,但该温度区间并无明显质量损失;815℃的稻秆灰在750℃附近则存在由于KCl熔融吸热引起的吸热峰,而600℃稻秆灰的热解过程则未出现明显的吸热峰;氮气中生物质灰的热解存在2个分隔明显的质量损失速率峰,这是由2种质量损失机制单独作用而成:600~800℃之间的质量损失主要是由不稳定的碳酸盐(Ca CO3、Ma CO3等)受热分解造成,而在800~1 200℃之间的质量损失则主要是由灰中活泼的碱金属氯化物(KCl、Na Cl等)受热进入气相所致;相同灰化温度下的稻壳灰或稻秆灰在空气中热解的总质量损失明显高于氮气。

生物质灰在轮胎垫带胶中的应用

研究了生物质发电副产物生物质灰(BA)部分或全部替代炭黑(CB)应用在工业化生产的垫带胶配方中的效果。结果发现,BA部分或全部替代CB后垫带胶的物理性能虽有所下降,但仍能满足性能要求,同时大大地降低了产品的成本;替代后的胶料的门尼粘度低,焦烧时间长,易于操作且安全性好。

生物质灰制备分子筛的研究进展

在简述了生物质灰组成的基础上总结了近年国内外在生物质灰提取硅、合成沸石分子筛材料等方面的研究进展。对生物质灰进行酸处理,可以提高所制备的非晶态二氧化硅产品的纯度、比表面积、孔容;利用Na2CO3使生物质灰碳酸化,能提高SiO2的产率,且因萃取剂可以循环使用而适用于大规模生产;将钡离子引入以生物质灰为原料合成的沸石中进行结构定向和改善结晶度,能提高其对苯胺的吸附能力;采用NaOH碱性水热法、微波辅助加热等技术将生物质灰改性为沸石,所得沸石能应用于含有碱性染料、苯胺等有毒物质的废水吸附以及CO2的捕获。

生物质灰填充丁苯橡胶的硫化特性与力学性能

生物质发电燃烧后的产物——生物质灰（BA）作为填料,在双辊开炼机中填充到丁苯橡胶（SBR）中,制成了生物质灰/丁苯橡胶复合材料。考察了BA对胶料硫化特性和BA用量（0~50份）与偶联剂处理对硫化胶力学性能的影响。研究结果发现：BA作为一种环保的填料,对SBR的硫化具有促进作用;BA对SBR具有半补强作用,且比陶土补强效果好;偶联剂KH-550加入BA量的2%时各项力学性能较好。