秸稈發(fā)電廠灰（渣）利用技術(shù)研究

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.