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摘要：近些年有学者对生物质再利用进行了不同的研究，以期更好地应对能源危机。在一些实验中可知，随着温度升高，水溶性钾不断减少，难溶性钾和气相中析出的钾含量升高;当稻壳和玉米秸秆一起燃烧时，会生成难溶性硅酸钾，从而减少钾的释放;生物质中的钾的迁移会随煤中矿物质含量增加而增加。本文基于对不同条件下碱金属钾析出的研究，对产生结果进行了系统综述。
关键词：钾;迁移规律;温度
引言
近些年来，全球资源逐渐匮乏使得生物质渐渐被人们重视，生物质中有很多元素我们可以利用，有些在燃烧之后会对环境产生影响，类如Cd、Pb、As、Hg等元素。碱金属元素虽无三致作用，但其含量过高会带来灰沉积和腐蚀等问题，在生物质能源利用过程中应予以重视。
本文首先分析不同温度条件碱金属钾的析出情况，进一步分析稻壳中钾元素的析出情况，基于上面的分析，探讨煤与生物质燃烧产生的变化。
1.在不同温度下，钾的析出情况
对生物质在不同温度下钾的析出研究，其元素组成和含量都会对生物质热转化过程中碱金属的释放产生影响[1];李松阳[2]等试验可知生物质中的碱金属主要以钾元素为主;通过张震[3]等研究生物质中的碱金属促进煤的热解，半焦产率均有所下降，随温度升高，芳香层间距增大，定向程度与尺寸均减小;闫伟杰[4]等试验中可知钾的特性辐射强度与温度的变化趋势一致，呈正相关性，温度峰值与碱金属辐射强度峰值对应的时刻相同;刘璐[5]等与周骏[6]等人得知随着燃烧温度升高，灰中钾含量升高，850℃时含量最高，随着温度不断升高，钾含量变化速率减小，含量会下降。
研究表明，生物质燃料钾的析出率随着燃烧温度升高而增大，温度越高，增长速度越快，在高温区温度的影响极大;随着温度升高，灰质中钾的含量减少，气相析出的钾含量增多，但高温区难溶性钾也会增多。
2.稻壳中钾元素析出情况
生物质燃烧过程中产生的钾，会对受热面的沉积以及使设备腐蚀，造成一定程度的经济损失。
由陈均[7]等人试验可知，稻壳中的二氧化硅和钾含量相比别的生物质高;龙纪淼[1]等研究表明，因稻壳中硅含量高，当玉米秸秆燃烧时加入适量的稻壳，与不加稻壳同等温度燃烧时间条件下，加入稻壳，钾析出量减少，温度越高，产生影响越大;董向元[8]等试验表明，随着反应强度变化，稻杆水热焦中钾的残留率呈下降趋势;李松阳[2]等得出对稻杆酸洗后灰中钾明显减少，钾是影响灰熔点的重要因素，在稻壳燃烧过程中，部分钾灰随烟气而挥发。
由于稻壳中的二氧化硅会使设备上面结渣，用水热化处理，使得硅从中脱除下来，生物质灰中含有生物生长的钾元素，可以将灰回放田里，施加肥性，实现资源再次利用。
3.生物质和煤一起燃烧
目前有关生物质和煤共燃的研究主要关注其共烧过程中灰分沉积和灰融特性，特点是既能减少CO2、SOx和NOx的排放，又可改善生物质资源本身高水分、低热值等不利于单独热解状况，而关于混燃过程中钾的释放、转化规律的研究还非常有限。
周骏[4]等试验说明煤中钾含量太少，认为煤和生物质混燃过程灰质中的钾主要来源于生物质，煤中的Ca会更容易与S等元素结合生成CaSO4，钾更容易与 Cl结合生成KCl，促使钾的释。混合燃料中Ca含量随着生物质掺混比例的增多而逐渐减小，且生物质中的Si含量较高，钾更容易与Al、Si等元素反应，使更多的钾被固定在灰样中从而抑制钾的释放;何玉远[9]的试验表明煤与生物质混合快速热解过程中发生了协同作用，促进了焦的分解，焦的产率随着生物质含量的增加而降低;宋云彩[10]等研究得出生物质碱金属在反应器内的传质过程是影响传质的主要阻力，煤焦的孔结构特性对碱金属再分配不造成阻力，碱金属进入半焦后的传质阻力基本可以忽略。
从现有文献总结得知当温度升高时，钾的释放率较快，成灰率快速下降;当钾的释放速率随温度升高变化缓慢时，成灰率也随温度升高而缓慢下降，钾会和煤中的一些元素生成难溶性物质，说明温度使钾相关化合物的分解和释放也是导致成灰率变化的原因。
4.展望
生物质中水溶性钾含量在燃烧过程中随温度升高，析出率升高，当达到一定温度时，水溶性钾的析出速率变慢，难溶性硅酸鉀生成，使得生产中对燃烧器具产生影响，我们可以在燃烧过程中避免有Si和Al反应导致难溶性钾生成，将燃烧后的灰可以当做肥料，给植物补充钾等元素。
参考文献：
[1]龙纪淼，叶家铭，宋鑫，邓磊，车得福.生物质燃烧过程中K元素的迁移特性[J].燃烧科学与技术，2018，24（5）：471-476.
[2]李松阳，刘建坤，陈越，丁文涛，张大雷.秸秆中钾元素对生物质成灰特性的影响研究[J].太阳能学报，20119，40（5）：1324-1330.
[3]张震，张晶，李荣鑫，国俊峰，龙钰.碱金属对煤与生物质热解后微观结构的影响[J].科技与创新，2020，11：158-162.
[4]闫伟杰，李框宇，于凌波，黄显良，孙安泰.基于自辐射光谱的火焰温度和碱金属释放特性同时检测[J].燃烧科学与技术，2020，26（3）：242-247.
[5]刘璐.粉煤灰对生物质燃烧中K、Cl迁移转化影响及作用机理研究[D].山东大学硕士学位论文，2019，21-28.
[6]周骏，刘倩，钟文琪，余作伟.生物质混煤燃烧过程中钾的迁移转化规律[J].燃料化学学报，2020，48（8）：929-936.
[7]陈均，李思，陈新孝.生物质灰的特性及综合利用[J].科学技术创新，2020（02）：50-51.
[8]董向元，郭淑青，王红艳，王折折，高新杰，王树中.稻秆水热碳化过程中碱（土）金属的迁移[J].太阳能学报，2021，42（1）：355-360.
[9]何玉远.煤与生物质共热解共气化过程中硫、氮的迁移规律研究[D].郑州大学博士学位论文，2018，118-132.
[10]宋云彩，李乔同，刘志武，吴少杰，张璐，张羊，冯杰.煤/生物质共热解过程中生物质碱金属钾迁移规律[J].太原理工大学学报，2018，49（6）：827-832.
作者简介：李清清（1996-），女，甘肃宁县人，研究生。
通讯作者：李娜（1983-），女，吉林农安人，副教授，博士。
（吉林建筑大学 市政与环境工程学院 吉林长春 130000）
关键词：钾;迁移规律;温度
引言
近些年来，全球资源逐渐匮乏使得生物质渐渐被人们重视，生物质中有很多元素我们可以利用，有些在燃烧之后会对环境产生影响，类如Cd、Pb、As、Hg等元素。碱金属元素虽无三致作用，但其含量过高会带来灰沉积和腐蚀等问题，在生物质能源利用过程中应予以重视。
本文首先分析不同温度条件碱金属钾的析出情况，进一步分析稻壳中钾元素的析出情况，基于上面的分析，探讨煤与生物质燃烧产生的变化。
1.在不同温度下，钾的析出情况
对生物质在不同温度下钾的析出研究，其元素组成和含量都会对生物质热转化过程中碱金属的释放产生影响[1];李松阳[2]等试验可知生物质中的碱金属主要以钾元素为主;通过张震[3]等研究生物质中的碱金属促进煤的热解，半焦产率均有所下降，随温度升高，芳香层间距增大，定向程度与尺寸均减小;闫伟杰[4]等试验中可知钾的特性辐射强度与温度的变化趋势一致，呈正相关性，温度峰值与碱金属辐射强度峰值对应的时刻相同;刘璐[5]等与周骏[6]等人得知随着燃烧温度升高，灰中钾含量升高，850℃时含量最高，随着温度不断升高，钾含量变化速率减小，含量会下降。
研究表明，生物质燃料钾的析出率随着燃烧温度升高而增大，温度越高，增长速度越快，在高温区温度的影响极大;随着温度升高，灰质中钾的含量减少，气相析出的钾含量增多，但高温区难溶性钾也会增多。
2.稻壳中钾元素析出情况
生物质燃烧过程中产生的钾，会对受热面的沉积以及使设备腐蚀，造成一定程度的经济损失。
由陈均[7]等人试验可知，稻壳中的二氧化硅和钾含量相比别的生物质高;龙纪淼[1]等研究表明，因稻壳中硅含量高，当玉米秸秆燃烧时加入适量的稻壳，与不加稻壳同等温度燃烧时间条件下，加入稻壳，钾析出量减少，温度越高，产生影响越大;董向元[8]等试验表明，随着反应强度变化，稻杆水热焦中钾的残留率呈下降趋势;李松阳[2]等得出对稻杆酸洗后灰中钾明显减少，钾是影响灰熔点的重要因素，在稻壳燃烧过程中，部分钾灰随烟气而挥发。
由于稻壳中的二氧化硅会使设备上面结渣，用水热化处理，使得硅从中脱除下来，生物质灰中含有生物生长的钾元素，可以将灰回放田里，施加肥性，实现资源再次利用。
3.生物质和煤一起燃烧
目前有关生物质和煤共燃的研究主要关注其共烧过程中灰分沉积和灰融特性，特点是既能减少CO2、SOx和NOx的排放，又可改善生物质资源本身高水分、低热值等不利于单独热解状况，而关于混燃过程中钾的释放、转化规律的研究还非常有限。
周骏[4]等试验说明煤中钾含量太少，认为煤和生物质混燃过程灰质中的钾主要来源于生物质，煤中的Ca会更容易与S等元素结合生成CaSO4，钾更容易与 Cl结合生成KCl，促使钾的释。混合燃料中Ca含量随着生物质掺混比例的增多而逐渐减小，且生物质中的Si含量较高，钾更容易与Al、Si等元素反应，使更多的钾被固定在灰样中从而抑制钾的释放;何玉远[9]的试验表明煤与生物质混合快速热解过程中发生了协同作用，促进了焦的分解，焦的产率随着生物质含量的增加而降低;宋云彩[10]等研究得出生物质碱金属在反应器内的传质过程是影响传质的主要阻力，煤焦的孔结构特性对碱金属再分配不造成阻力，碱金属进入半焦后的传质阻力基本可以忽略。
从现有文献总结得知当温度升高时，钾的释放率较快，成灰率快速下降;当钾的释放速率随温度升高变化缓慢时，成灰率也随温度升高而缓慢下降，钾会和煤中的一些元素生成难溶性物质，说明温度使钾相关化合物的分解和释放也是导致成灰率变化的原因。
4.展望
生物质中水溶性钾含量在燃烧过程中随温度升高，析出率升高，当达到一定温度时，水溶性钾的析出速率变慢，难溶性硅酸鉀生成，使得生产中对燃烧器具产生影响，我们可以在燃烧过程中避免有Si和Al反应导致难溶性钾生成，将燃烧后的灰可以当做肥料，给植物补充钾等元素。
参考文献：
[1]龙纪淼，叶家铭，宋鑫，邓磊，车得福.生物质燃烧过程中K元素的迁移特性[J].燃烧科学与技术，2018，24（5）：471-476.
[2]李松阳，刘建坤，陈越，丁文涛，张大雷.秸秆中钾元素对生物质成灰特性的影响研究[J].太阳能学报，20119，40（5）：1324-1330.
[3]张震，张晶，李荣鑫，国俊峰，龙钰.碱金属对煤与生物质热解后微观结构的影响[J].科技与创新，2020，11：158-162.
[4]闫伟杰，李框宇，于凌波，黄显良，孙安泰.基于自辐射光谱的火焰温度和碱金属释放特性同时检测[J].燃烧科学与技术，2020，26（3）：242-247.
[5]刘璐.粉煤灰对生物质燃烧中K、Cl迁移转化影响及作用机理研究[D].山东大学硕士学位论文，2019，21-28.
[6]周骏，刘倩，钟文琪，余作伟.生物质混煤燃烧过程中钾的迁移转化规律[J].燃料化学学报，2020，48（8）：929-936.
[7]陈均，李思，陈新孝.生物质灰的特性及综合利用[J].科学技术创新，2020（02）：50-51.
[8]董向元，郭淑青，王红艳，王折折，高新杰，王树中.稻秆水热碳化过程中碱（土）金属的迁移[J].太阳能学报，2021，42（1）：355-360.
[9]何玉远.煤与生物质共热解共气化过程中硫、氮的迁移规律研究[D].郑州大学博士学位论文，2018，118-132.
[10]宋云彩，李乔同，刘志武，吴少杰，张璐，张羊，冯杰.煤/生物质共热解过程中生物质碱金属钾迁移规律[J].太原理工大学学报，2018，49（6）：827-832.
作者简介：李清清（1996-），女，甘肃宁县人，研究生。
通讯作者：李娜（1983-），女，吉林农安人，副教授，博士。
（吉林建筑大学 市政与环境工程学院 吉林长春 130000）