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    秸稈發(fā)電廠灰(渣)利用技術(shù)研究

    2012-09-25 09:34:40李幸濤韓效釗
    合肥師范學(xué)院學(xué)報 2012年6期
    關(guān)鍵詞:爐灰活化劑灰渣

    廖 奇, 李幸濤, 王 曉, 聶 敏, 韓效釗,3

    (1.合肥工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,安徽 合肥230009;2.合肥綠農(nóng)肥業(yè)有限責(zé)任公司,安徽 合肥230088;3.合肥工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院新型肥料研究所,安徽 合肥230009)

    生物質(zhì)發(fā)電是指將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓に囘^程[1],自從1988年丹麥建成世界上第一座秸稈發(fā)電廠以來,秸稈發(fā)電技術(shù)已成為秸稈資源化利用的主要途徑[2]。我國是農(nóng)業(yè)大國,秸稈資源豐富,年產(chǎn)量約為6.6億t,其中可作為能源利用的秸稈近2億t,至少可替代1億t的煤炭,因此秸稈發(fā)電具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?]。秸稈通常含有3%~5%的灰渣,這種灰以鍋爐飛灰和爐底灰渣的形式被收集,屬于草木灰系列,鉀含量較高,同時還含有豐富的營養(yǎng)成分如鎂、磷和鈣等,可用作高效農(nóng)業(yè)肥料[4]。但國內(nèi)對秸稈發(fā)電廠灰渣利用技術(shù)的報道不多,本文也僅對秸稈灰(渣)元素含量進行分析,并探討主要營養(yǎng)元素的活化效果。

    1 實驗方法

    1.1 實驗原料與儀器

    (1)實驗原料:秸稈灰(渣)來自安徽某秸稈發(fā)電廠,包括爐灰和爐渣兩種形式,分別來自于發(fā)電廠的除塵器和鍋爐爐底。

    (2)實驗儀器:原子吸收光度計(WFX-130B),分光光度計(722N),行星式球磨機(QM-3SP2),X射線熒光光譜儀(XRF-1800),X射線能譜儀(QUANTAX)

    1.2 實驗流程

    圖1 爐灰(渣)實驗流程示意圖

    爐灰(渣)球磨后篩分過100目,進行元素分析;同時,在不同條件下進行活化,過濾后,采用原子吸收光度法、分光光度法、化學(xué)滴定法[5]等方法測定濾液中各元素含量,并計算營養(yǎng)元素的溶出率。

    2 實驗結(jié)果及討論

    2.1 X射線能譜分析(EDS)

    圖2 爐灰能譜分析譜圖

    圖3 爐渣能譜分析譜圖

    譜圖2和3表明,爐灰和爐渣中均含有C、O、K、Mg、Na、Al、Si、Ca。但爐灰中還含有Cl和S,爐渣中還含有Fe和Zr。

    2.2 X射線熒光光譜分析

    取適量秸稈灰(渣)進行X射線熒光光譜定量分析,結(jié)果見表1和表2。

    表1 爐灰含量

    表2 爐渣含量

    2.3 灰(渣)活化結(jié)果分析討論

    灰(渣)中營養(yǎng)元素水溶性低,植物不易吸收,需要活化。本文考察了反應(yīng)時間2h、液固比1∶1的條件下,不同溫度和活化劑對灰(渣)活化的效果。

    2.3.1 溫度和活化劑對鉀溶出率的影響

    圖4 秸稈爐灰K溶出率

    圖5 秸稈爐渣K溶出率

    從圖4、5可知水浸取爐灰和爐渣,K的溶出率隨溫度的升高呈上升趨勢。鹽酸、硝酸、硫酸浸取爐灰和爐渣,K的溶出率隨溫度變化不大。

    2.3.2 溫度和活化劑對鐵溶出率的影響

    圖6 秸稈爐灰Fe溶出率

    圖7 秸稈爐渣Fe溶出率

    從圖6、7知爐灰爐渣均幾乎無水溶性Fe元素。爐灰在鹽酸、硝酸、硫酸活化下溶出率隨溫度升高而增大,而爐渣隨溫度升高先降低再升高。

    2.3.3 溫度和活化劑對鎂溶出率的影響

    圖8 秸稈爐灰Mg溶出率

    圖9 秸稈爐渣Mg溶出率

    從圖8、9知爐灰爐渣均幾乎無水溶性 Mg元素,爐灰爐渣在鹽酸、硝酸浸取下,隨溫度升高溶出率逐漸增大,硫酸處理下效果不太明顯。

    3 結(jié)論

    (1)我國水溶性鉀資源十分貧乏,50%以上的土壤缺鉀、鋅、鎂等營養(yǎng)元素,而秸稈發(fā)電廠的爐灰中含7.88%K2O,爐渣中含5.57%K2O,并含有Mg、Fe、Ca、Zn等營養(yǎng)元素。因此,秸稈發(fā)電廠灰(渣)肥料化意義重大。

    (2)通過酸浸處理,能夠活化中微量元素,提高鉀的水溶性,從而使灰(渣)中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為作物可吸收利用的形態(tài)。

    (3)通過調(diào)整無機酸濃度降低揮發(fā)性和完善工藝條件降低產(chǎn)物硫酸鈣包裹灰(渣)都可能進一步提高營養(yǎng)元素的溶出率,因此,活化工藝需要繼續(xù)完善。

    [1]吳占松.生物質(zhì)能利用技術(shù) [M].第1版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.60.

    [2]鄧可蘊.21世紀我國生物質(zhì)能發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國電力,2000.9(4):82-84.

    [3]劉嗚迭,肖質(zhì)凈,王厚鑫.高溫焚燒對秸稈灰渣養(yǎng)分含量的影響[J].可再生能源,2009.27(3):46.

    [4]史麗杰.淺談生物質(zhì)發(fā)電廠灰渣的綜合利用[J].科技論壇,92

    [5]張行峰.實用農(nóng)化分析[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2005:202-204.

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