2022年 第11期
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生物质中碱金属（钾和钠）在气化过程中易释放至气相，导致气化炉腐蚀、积灰、结渣等问题，严重影响气化炉的长周期运行。采用热力学模拟，分别从碱金属释放和分布规律、物相演化机理、熔渣结构单元和熔渣固定碱金属吉布斯自由能，阐明添加高岭土对秸秆气化过程中碱金属释放的影响机制。结果表明，800 ℃秸秆灰渣中碱金属钾主要存在于钾镁硅酸盐和长石，而钠存在于长石，温度升高促进灰渣中碱金属释放至气相；此外，矿物质种类和熔渣结构分别是决定碱金属释放行为的关键因素；800 ℃时添加高岭土促进灰渣中固钾矿物质由钾镁硅酸盐转变为白榴石，固钠矿物质由钠钙硅酸盐转化为霞石，减弱碱金属释放行为。高温下添加高岭土，熔渣解聚参数G下降，熔渣中Si-Si-O-O结构单元转变为Al-Si-O-O结构单元，促进碱金属以电荷补偿形式与四配位Al3+结合，Si-KAl-O-O结构单元和Si-NaAl-O-O结构单元含量升高，抑制碱金属释放。此外，1 400～1 600 ℃时，添加高岭土导致熔渣固定碱金属反应的吉布斯自由能降低，熔渣固定碱金属能力增强，碱金属释放减弱；熔渣固定碱金属钾反应的吉布斯自由能高于碱金属钠，因此碱金属钾更易释放至气相。
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主管
中国煤炭科工集团有限公司
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主办
煤炭科学研究总院有限公司
煤炭工业洁净煤工
程技术研究中心 -
主编
解强
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刊期
月刊
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ISSN
1006-6772
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CN
11-3676/TD
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作者：
- 贺冲
- 白进
- 郭晶
- 鲁浩
- 黄磊
单位：
- 太原理工大学环境科学与工程学院；中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室；太原理工大学安全与应急管理工程学院
摘要：
关键词：
- 生物质气化
- 碱金属
- 高岭土
- 熔渣结构
- 吉布斯自由能
作者简介：
贺冲（1989—），男，河南三门峡人，讲师，博士。E-mail:hechong@tyut.edu.cn
图表：
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引用格式：
贺冲，白进，郭晶，等.气化条件下高岭土固定生物质中碱金属机理的热力学研究［J］.洁净煤技术，2022,28(11):105-113.
HE Chong，BAI Jin，GUO Jing，et al.Thermodynamic study on the retention mechanism of alkali elements in biomass by kaolin addition under gasification condition［J］.Clean Coal Technology，2022,28(11):105-113.
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