秸秆发电厂灰（渣）利用技术研究

廖 奇， 李幸涛， 王 晓， 聂 敏， 韩效钊，3

（1.合肥工业大学化工学院，安徽 合肥230009；2.合肥绿农肥业有限责任公司，安徽 合肥230088；3.合肥工业大学化工学院新型肥料研究所，安徽 合肥230009）

生物质发电是指将生物质转变为电能的工艺过程［1］，自从1988年丹麦建成世界上第一座秸秆发电厂以来，秸秆发电技术已成为秸秆资源化利用的主要途径［2］。我国是农业大国，秸秆资源丰富，年产量约为6.6亿t，其中可作为能源利用的秸秆近2亿t，至少可替代1亿t的煤炭，因此秸秆发电具有巨大的发展潜力［3］。秸秆通常含有3%～5%的灰渣，这种灰以锅炉飞灰和炉底灰渣的形式被收集，属于草木灰系列，钾含量较高，同时还含有丰富的营养成分如镁、磷和钙等，可用作高效农业肥料［4］。但国内对秸秆发电厂灰渣利用技术的报道不多，本文也仅对秸秆灰（渣）元素含量进行分析，并探讨主要营养元素的活化效果。

1 实验方法

1.1 实验原料与仪器

（1）实验原料：秸秆灰（渣）来自安徽某秸秆发电厂，包括炉灰和炉渣两种形式，分别来自于发电厂的除尘器和锅炉炉底。

（2）实验仪器：原子吸收光度计（WFX－130B），分光光度计（722N），行星式球磨机（QM－3SP2），X射线荧光光谱仪（XRF－1800），X射线能谱仪（QUANTAX）

1.2 实验流程

图1 炉灰（渣）实验流程示意图

炉灰（渣）球磨后筛分过100目，进行元素分析；同时，在不同条件下进行活化，过滤后，采用原子吸收光度法、分光光度法、化学滴定法［5］等方法测定滤液中各元素含量，并计算营养元素的溶出率。

2 实验结果及讨论

2.1 X射线能谱分析（EDS）

图2 炉灰能谱分析谱图

图3 炉渣能谱分析谱图

谱图2和3表明，炉灰和炉渣中均含有C、O、K、Mg、Na、Al、Si、Ca。但炉灰中还含有Cl和S，炉渣中还含有Fe和Zr。

2.2 X射线荧光光谱分析

取适量秸秆灰（渣）进行X射线荧光光谱定量分析，结果见表1和表2。

表1 炉灰含量

表2 炉渣含量

2.3 灰（渣）活化结果分析讨论

灰（渣）中营养元素水溶性低，植物不易吸收，需要活化。本文考察了反应时间2h、液固比1∶1的条件下，不同温度和活化剂对灰（渣）活化的效果。

2.3.1 温度和活化剂对钾溶出率的影响

图4 秸秆炉灰K溶出率

图5 秸秆炉渣K溶出率

从图4、5可知水浸取炉灰和炉渣，K的溶出率随温度的升高呈上升趋势。盐酸、硝酸、硫酸浸取炉灰和炉渣，K的溶出率随温度变化不大。

2.3.2 温度和活化剂对铁溶出率的影响

图6 秸秆炉灰Fe溶出率

图7 秸秆炉渣Fe溶出率

从图6、7知炉灰炉渣均几乎无水溶性Fe元素。炉灰在盐酸、硝酸、硫酸活化下溶出率随温度升高而增大，而炉渣随温度升高先降低再升高。

2.3.3 温度和活化剂对镁溶出率的影响

图8 秸秆炉灰Mg溶出率

图9 秸秆炉渣Mg溶出率

从图8、9知炉灰炉渣均几乎无水溶性 Mg元素，炉灰炉渣在盐酸、硝酸浸取下，随温度升高溶出率逐渐增大，硫酸处理下效果不太明显。

3 结论

（1）我国水溶性钾资源十分贫乏，50%以上的土壤缺钾、锌、镁等营养元素，而秸秆发电厂的炉灰中含7.88%K2O，炉渣中含5.57%K2O，并含有Mg、Fe、Ca、Zn等营养元素。因此，秸秆发电厂灰（渣）肥料化意义重大。

（2）通过酸浸处理，能够活化中微量元素，提高钾的水溶性，从而使灰（渣）中养分转化为作物可吸收利用的形态。

（3）通过调整无机酸浓度降低挥发性和完善工艺条件降低产物硫酸钙包裹灰（渣）都可能进一步提高营养元素的溶出率，因此，活化工艺需要继续完善。

［1］吴占松.生物质能利用技术 ［M］.第1版.北京：化学工业出版社，2010.60.

［2］邓可蕴.21世纪我国生物质能发展战略［J］.中国电力，2000.9（4）：82－84.

［3］刘呜迭，肖质净，王厚鑫.高温焚烧对秸秆灰渣养分含量的影响［J］.可再生能源，2009.27（3）：46.

［4］史丽杰.浅谈生物质发电厂灰渣的综合利用［J］.科技论坛，92

［5］张行峰.实用农化分析［M］.北京.化学工业出版社，2005：202－204.