蔣好，朱有健，劉恒，邵敬愛，4，成偉，楊鵬，吳貴豪，楊海平，陳漢平，4

（1 華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074； 2 華中科技大學(xué)中歐清潔與可再生能源學(xué)院，湖北武漢430074； 3 鄭州輕工業(yè)大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，河南鄭州450002；4華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系，湖北武漢430074）

引 言

我國是農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)秸稈多被棄置或焚燒，回收利用率低。秸稈的能源化利用可將秸稈轉(zhuǎn)化為燃料或化學(xué)品，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物清潔處理和緩解能源緊張問題[1-2]。然而秸稈類生物質(zhì)的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)、高水分含量和低能量密度等特性極大限制了秸稈資源的能源化利用。因此在秸稈能源化利用前需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理以改善其熱轉(zhuǎn)化特性。烘焙是一種無氧條件下進(jìn)行低溫加熱（200～300℃）的預(yù)處理工藝，可以有效脫除生物質(zhì)中的水分和小分子含氧化合物，提高生物質(zhì)的能量密度并改善生物質(zhì)的耐磨性和疏水性等物理特性，在秸稈預(yù)處理工藝中受到愈來愈多的關(guān)注[3-4]。

在秸稈烘焙過程中，半纖維素等大分子的支鏈結(jié)構(gòu)在加熱下不穩(wěn)定，部分含氧官能團(tuán)和糖苷鍵斷裂析出H2O、CO2、CO 及小分子焦油物質(zhì)，少量的纖維素和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生分解[4]。此外，秸稈生物質(zhì)中富含鉀、鈣、鎂、氯等無機(jī)組分[5]，部分高揮發(fā)性無機(jī)組分在低溫?zé)峤鈼l件下會(huì)隨著揮發(fā)分的釋放而析出。在小麥秸稈200℃烘焙時(shí)，杜勝磊等[6]發(fā)現(xiàn)40%的氯元素會(huì)隨生物質(zhì)的干燥脫水而以氯化氫（HCl）的形式析出，且析出量隨著溫度升高而升高。Bjorkman 等[7]發(fā)現(xiàn)小麥秸稈300℃熱解時(shí)氯的釋放率少于10%，溫度升高至400°C 氯釋放率增加至20%～30%。Johansen 等[8]發(fā)現(xiàn)玉米稈500℃熱解時(shí)氯的釋放率約為50%，其主要是由于堿金屬氯化物與焦炭有機(jī)基質(zhì)中的官能團(tuán)發(fā)生離子交換反應(yīng)形成HCl 氣體，溫度升高至900℃氯進(jìn)一步以堿金屬氯化物揮發(fā)形式釋放。500℃熱解時(shí)硫的釋放率將近60%，溫度升高至900℃硫的釋放率不再增加[8]。

此外，研究表明部分堿和堿土金屬元素也會(huì)在低溫?zé)峤膺^程中釋放至氣相中并且固留在焦炭中的形態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。杜勝磊等[9]發(fā)現(xiàn)玉米稈300℃熱解時(shí)Na 的析出量約40%，K、Ca、Mg 等元素也會(huì)有少量釋放。孟曉曉等[10]研究發(fā)現(xiàn)玉米稈在300℃熱解時(shí)K 的釋放率為22.5%，溫度升高至600℃時(shí)釋放率增加至35.25%。葉家銘等[11]發(fā)現(xiàn)小麥秸稈在400～500℃熱解時(shí)K 元素的析出率不足5%，而600℃以上熱解時(shí)部分有機(jī)結(jié)合態(tài)K 轉(zhuǎn)變?yōu)樗崛苄訩 和不溶性K。Jensen 等[12]發(fā)現(xiàn)小麥秸稈中的K在1050℃熱解時(shí)釋放率約25%，而700℃以下熱解時(shí)釋放率不足10%。

可以看出秸稈生物質(zhì)在受熱條件下?lián)]發(fā)性無機(jī)組分會(huì)隨有機(jī)揮發(fā)分一同釋放，并且釋放率受燃料特性和操作條件影響顯著。然而當(dāng)前研究多關(guān)注于熱解過程，烘焙過程中氯、硫、AAEMs的析出規(guī)律和賦存形態(tài)轉(zhuǎn)化研究較少。燃料中無機(jī)組分的含量和賦存形態(tài)會(huì)直接影響后續(xù)熱轉(zhuǎn)化過程中諸多灰相關(guān)問題，如熔融燒結(jié)、積灰腐蝕和粉塵排放等，因此有必要進(jìn)行深入研究以探明主要無機(jī)組分在烘焙過程中的遷徙轉(zhuǎn)化規(guī)律。本研究選取我國典型農(nóng)業(yè)秸稈玉米稈為研究對(duì)象，基于固定床反應(yīng)器研究了低溫烘焙條件下原料中關(guān)鍵無機(jī)組分氯、硫、AAEMs的釋放規(guī)律和賦存形態(tài)轉(zhuǎn)化特性。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

本文所用玉米稈取自湖北省武漢市周邊農(nóng)村。原料經(jīng)粉碎、篩分、干燥后獲取0.15～0.25 mm 樣品密封保存。樣品的工業(yè)分析和元素分析分別選用工業(yè)分析儀（SDTGA-2000 型，西班牙Las Navas 公司）、元 素 分析 儀（Vario Micro Cube 型，德國Elementar 公司）和定硫儀（Rapid CS Cube 型，德國Elementar 公司）進(jìn)行分析，樣品低位熱值根據(jù)工業(yè)分析及元素分析計(jì)算得到[13-14]，結(jié)果如表1所示。采用X 射線熒光光譜儀（XRF，EAGLE III 型，美國）測試玉米稈灰樣的化學(xué)組成，主要成分見表2。可以看到玉米稈中鉀和硅含量較高，此外還含有一定量的鈣、鎂等堿土金屬元素，其他組分含量較少。

1.2 秸稈烘焙實(shí)驗(yàn)裝置

利用如圖1所示的固定床管式爐實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行玉米稈烘焙實(shí)驗(yàn)，根據(jù)以往文獻(xiàn)[3-4]，選取烘焙溫度為220、260 和300℃。實(shí)驗(yàn)前稱量0.5 g 干燥后的樣品均勻平鋪于陶瓷坩堝（30 mm×60 mm）內(nèi)并將坩堝置于石英管反應(yīng)器（長1000 mm，內(nèi)徑44 mm）準(zhǔn)備區(qū)。石英管反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先通入流量為1 L/min 的高純氮?dú)?5 min，之后調(diào)整高純氮?dú)饬髁恐?.6 L/min以維持惰性氣氛。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，迅速將坩堝推至反應(yīng)器中部恒溫區(qū)，反應(yīng)30 min后將坩堝推至冷卻區(qū)并在惰性氛圍下冷卻至室溫。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次以上以保證實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性并獲取足夠的樣品用于后續(xù)分析。

表1 玉米稈（CS）和烘焙玉米稈（TCS）的性質(zhì)分析Table 1 Properties of raw and torrefied cornstalk

表2 玉米稈灰元素組成分析Table 2 Ash chemical composition of cornstalk

圖1 玉米稈烘焙實(shí)驗(yàn)裝置Fig.1 Schematic diagram of cornstalk torrefaction

1.3 氯元素含量和形態(tài)檢測方法

根據(jù)GB/T 30729—2014 中的高溫燃燒水解法并結(jié)合離子色譜（881 Compact IC pro，瑞士METROHM 公司）測試玉米稈和烘焙玉米稈中氯元素含量。采用X 射線光電子能譜儀（XPS，AXISULTRA DLD-600W 型，島津-Kratos 公司）分析樣品中氯的存在形態(tài)，該方法廣泛應(yīng)用于生物質(zhì)中氯形態(tài)的測試[15-16]，譜圖分峰及結(jié)果處理方法見文獻(xiàn)[16]。

1.4 AAEMs形態(tài)和含量檢測方法

采用化學(xué)分餾法通過逐級(jí)萃取將玉米稈和烘焙玉米稈中的堿和堿土金屬元素依次分離為水溶性、乙酸銨溶性（有機(jī)結(jié)合態(tài)）、HCl酸溶性和惰性組分（不溶性）共四種形態(tài)，該方法廣泛應(yīng)用于AAEMs的形態(tài)檢測[16-17]。稱量2 g 干燥后樣品置于50 ml 的超純水中，常溫?cái)嚢?2 h 后使用離心機(jī)離心10 min，收集上層清液轉(zhuǎn)移至容量瓶，得到水溶性離子溶液。濾渣烘干后，用相同的方法依次利用1 mol/L乙酸銨、1 mol/L 鹽酸提取乙酸銨溶性離子溶液和HCl酸溶性離子溶液。剩余不溶性惰性組分使用微波消解儀（MARS6 型，美國培安公司）消解，消解溶劑由濃硝酸（超純級(jí)，濃度68%）、氫氟酸（超純級(jí)，濃度49%）及雙氧水（超純級(jí)，濃度30%）按10∶2∶5比例配制。消解后將消解液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯燒杯中并置于電加熱板上進(jìn)行加熱趕酸，保證消解劑揮發(fā)完全，以避免對(duì)測試儀器產(chǎn)生干擾。最后，消解后溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶定容用于后續(xù)測試。使用電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS，ELAN DRC-e 型，美國PerkinElmer 公司）檢測液體樣品中AAEMs 離子濃度得到四種形態(tài)的含量。玉米稈和烘焙玉米稈的AAEMs總含量亦通過微波消解和ICP-MS檢測得到。玉米稈中AAEMs 各形態(tài)的百分比根據(jù)四種形態(tài)的含量進(jìn)行歸一化處理，烘焙玉米稈中AAEMs各形態(tài)的百分比（WA-i,T，%）采用式（1）進(jìn)行計(jì)算。

其中WA-i,T為T 溫度烘焙玉米稈中元素A 的不同形態(tài)所占百分比，%；A 為AAEMs 元素；i 為水溶性、乙酸銨溶性、HCl酸溶性、惰性組分；mA-i,T為T溫度烘焙玉米稈中元素A的i形態(tài)含量，mg/g；mA-total,R為玉米稈原樣中元素A 的總含量，mg/g；YT為T 溫度下烘焙玉米稈的固體產(chǎn)率，具體見表1。

1.5 氯、硫及AAEMs的釋放率計(jì)算

玉米稈烘焙過程中氯、硫及AAEMs的釋放率根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算，如式（2）所示。

其中RX-T為T 溫度下烘焙后元素X 的釋放率，%；m0為每次烘焙實(shí)驗(yàn)前玉米稈的質(zhì)量，g；mX為玉米稈中元素X 的含量，mg/g；mT為T 溫度下烘焙玉米稈的質(zhì)量，g；mX-T為T 溫度下烘焙玉米稈中元素X的含量，mg/g；元素X為氯、硫及AAEMs。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 烘焙樣品理化性質(zhì)

烘焙玉米稈（TCS）的工業(yè)分析、元素分析、低位熱值及烘焙固體產(chǎn)率、能量產(chǎn)率結(jié)果見表1。表1中TCS220表示220℃烘焙玉米稈，其他以此類推?？梢钥闯?，玉米稈中的揮發(fā)分隨烘焙溫度升高不斷析出，與玉米稈原樣（CS）相比，300℃烘焙玉米稈中的揮發(fā)分含量降低38%，而固體產(chǎn)物中灰分和固定碳含量有所升高。元素分析結(jié)果顯示烘焙玉米稈中碳含量有所增加，氧含量降低，如原樣中氧元素含量為41.67%，300℃烘焙后僅27.42%，這主要是由于秸稈中的半纖維素等大分子組分受熱分解脫除含氧官能團(tuán)，釋放出了CO、CO2等小分子氣體。進(jìn)一步計(jì)算O/C 和H/C 原子比，發(fā)現(xiàn)烘焙后H/C 原子比由原樣的1.58 逐漸降低至0.99，O/C 原子比由原樣的0.73 逐漸降低至0.37，表明烘焙使得玉米稈的碳化程度和芳香化縮合程度加深[18]。研究發(fā)現(xiàn)O/C 原子比和H/C原子比的減少有助于提升生物質(zhì)的燃料品質(zhì)，減少燃燒過程中的能量損失和煙氣中水蒸氣的排放[19]。隨著烘焙溫度升高，玉米稈的低位熱值持續(xù)上升，且260～300℃范圍內(nèi)熱值提升更為明顯。而烘焙固體產(chǎn)率和能量產(chǎn)率持續(xù)降低，220℃烘焙玉米稈的固體產(chǎn)率為93.02%，溫度升高使得秸稈中的半纖維素和少量纖維素分解加劇，析出更多的小分子氣體和焦油，至300℃時(shí)固體產(chǎn)率僅49.60%，此時(shí)樣品中的揮發(fā)分含量進(jìn)一步減少至45.45%。由于固體產(chǎn)率大幅降低，300℃烘焙玉米稈的能量產(chǎn)率僅58.53%。

2.2 烘焙過程中氯、硫及AAEMs的釋放特性

2.2.1 氯、硫元素的釋放特性 玉米稈烘焙過程中氯、硫釋放率及樣品中氯、硫絕對(duì)含量隨溫度的變化趨勢如圖2 所示。當(dāng)溫度從220℃升至300℃時(shí)，氯的釋放量從9.9%單調(diào)遞增至40.5%。烘焙玉米稈中氯含量隨著烘焙溫度的升高呈現(xiàn)先減小后增加趨勢，主要與氯的釋放率和樣品失重率有關(guān)。220℃烘焙時(shí)氯的釋放率略大于樣品失重率，因此烘焙玉米稈中氯含量略微減小。隨溫度升高氯釋放率低于樣品失重率，尤其是300℃樣品失重率大幅增加，此時(shí)烘焙玉米稈中氯含量相比原樣提升約20%。與氯釋放特性相似，硫的釋放率也隨溫度升高而增大，220、260 和300℃時(shí)釋放率分別為27%、45%和60%，顯著高于氯在各烘焙溫度下的釋放率。與玉米稈原樣相比，烘焙玉米稈中的硫含量均有所降低且隨烘焙溫度的升高大致呈降低趨勢，僅在300℃時(shí)有略微增加，這是由于烘焙過程中硫的釋放率均大于樣品失重率。

圖2 烘焙過程氯、硫釋放率及樣品中絕對(duì)含量Fig.2 Release ratio and absolute concentration of chlorine and sulfur during cornstalk torrefaction

玉米稈烘焙后氯、硫的釋放率與樣品失重率的關(guān)系如圖3 所示。隨溫度升高，氯的釋放率和樣品失重率同步增大（圖2），線性擬合結(jié)果表明氯的釋放率與樣品失重率高度相關(guān)。硫的釋放率隨著樣品失重率增加而增加，但其釋放率與樣品失重率的線性擬合度較低（0.7356）。硫的釋放主要發(fā)生在樣品初期失重階段，后期釋放率增加幅度較為緩慢。生物質(zhì)中的硫主要以有機(jī)態(tài)和無機(jī)鹽形態(tài)兩種形式存在，在熱處理過程中以半胱氨酸和蛋氨酸等形式存在的有機(jī)硫在約200℃即以SO2的形式釋放，以金屬硫酸鹽形式存在的無機(jī)硫僅超過900℃才會(huì)發(fā)生分解或直接釋放[8,20]。因此，烘焙玉米稈中的硫含量隨烘焙溫度的升高呈現(xiàn)先減小后略微增加趨勢。秸稈生物質(zhì)中通常硫含量不高，經(jīng)烘焙后硫含量已經(jīng)低于成型燃料中I 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求（＜1 mg/g），因此后續(xù)不再對(duì)其烘焙前后的賦存形態(tài)轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析。

圖3 氯、硫的釋放率與樣品失重率Fig.3 Release ratio of chlorine and sulfur versus mass loss during cornstalk torrefaction

2.2.2 AAEMs 的釋放特性 玉米稈烘焙前后主要AAEMs 的含量和釋放率計(jì)算結(jié)果如表3 所示。玉米稈中堿金屬元素K 含量最多，為14.32 mg/g；堿土金屬元素Ca 和Mg 含量次之，分別為4.29 mg/g 和3.67 mg/g。Na 的含量為0.33 mg/g，由于Na 的含量很低，因此本文不予討論。烘焙后堿金屬及堿土金屬的釋放率均較低，300℃時(shí)僅有10.71%～13.92%的AAEMs 釋放。研究發(fā)現(xiàn)堿金屬及堿土金屬的釋放隨溫度升高不斷增加[9]，因此，本文主要對(duì)300℃烘焙時(shí)玉米稈中AAEMs 的釋放及形態(tài)轉(zhuǎn)化（詳見2.3節(jié)）進(jìn)行討論。由于烘焙玉米稈的固體產(chǎn)率急劇降低（300℃時(shí)烘焙固體產(chǎn)率為49.60%），烘焙后AAEMs含量大幅度增加。

表3 玉米稈烘焙堿和堿土金屬含量及釋放率Table 3 Concentration and release rate of AAEMs during cornstalk torrefaction

2.3 烘焙過程中氯及AAEMs的賦存形態(tài)轉(zhuǎn)化

玉米稈和300℃烘焙玉米稈的Cl 2p XPS譜圖和曲線擬合結(jié)果如圖4 所示。可以看到，玉米稈中氯主要以堿金屬氯化物形式的無機(jī)氯存在，該部分占比達(dá)到91.3%。烘焙使得一部分以堿金屬氯化物形式存在的無機(jī)氯向有機(jī)氯（C—Cl）轉(zhuǎn)化，300℃烘焙玉米稈中無機(jī)氯的比例降低至89.5%。這與以往稻草熱解后氯的形態(tài)轉(zhuǎn)化趨勢相同[15]。研究發(fā)現(xiàn)烘焙時(shí)堿金屬氯化物能與樣品中羧基和甲烷化的羧基官能團(tuán)發(fā)生離子交換反應(yīng)產(chǎn)生HCl 或CH3Cl 氣體[15][如式（3）所示]，使玉米稈中的無機(jī)氯占比不斷減少。該反應(yīng)受有機(jī)基質(zhì)中活性官能團(tuán)數(shù)目的影響[8]，溫度升高玉米稈中的半纖維素和纖維素等大分子分解加劇，產(chǎn)生更多的活性官能團(tuán)從而使氯的釋放率增高和賦存形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變。此外，以HCl 形式釋放的氯在遷移至氣相的過程中會(huì)被重新捕獲，一方面其與生物質(zhì)基體中的AAEMs 發(fā)生二次反應(yīng)形成堿金屬氯化物沉積在生物質(zhì)基體上[12,21-22]，另一方面與碳活性位點(diǎn)結(jié)合形成有機(jī)氯而被固定在烘焙固體中[23-24]，使有機(jī)氯的含量增加。

圖5 為玉米稈和300℃烘焙玉米稈中AAEMs 的賦存形態(tài)。可以看到玉米稈中K絕大多數(shù)以水溶性無機(jī)鹽形式存在，占比超過了90%，有機(jī)結(jié)合態(tài)K不足10%，HCl 酸溶性和不溶性K 極少。結(jié)合Cl 2p XPS 結(jié)果和文獻(xiàn)[12]可以推測K 主要以水溶性KCl 的形式存在。玉米稈300℃烘焙后有10.71%的K 釋放至氣相中，烘焙樣品中水溶性K大幅度降低，有機(jī)結(jié)合態(tài)K 占比增加，HCl 酸溶性和不溶性K 占比無顯著變化。這與前述氯的變化趨勢相一致，進(jìn)一步證實(shí)了玉米稈中部分KCl能與羧基等含氧官能團(tuán)發(fā)生離子交換反應(yīng)[16,25]，產(chǎn)生HCl 或CH3Cl 并隨揮發(fā)分一起釋放至氣相[式（3）]，而K 則以有機(jī)結(jié)合態(tài)（如COOK）的形式保留在焦炭結(jié)構(gòu)中。此外，玉米稈中K 與Cl 的摩爾含量之比為1.70，可以推測玉米稈中K 除了以水溶性KCl 的形式存在外，還可能以碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽等水溶性鹽以及與焦炭鍵合的有機(jī)結(jié)合態(tài)存在[12,26]。而堿金屬碳酸氫鹽在低溫受熱時(shí)（200℃）會(huì)分解為碳酸鹽并進(jìn)一步向小分子羧酸鹽等有機(jī)結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，如式（4）、式（5）所示[16,27]，從而使玉米稈中乙酸銨溶性K 的比例增高。烘焙后K 的釋放，主要是由于賦存在羧基結(jié)構(gòu)上的有機(jī)結(jié)合態(tài)K不穩(wěn)定，在300℃時(shí)發(fā)生部分分解釋放至氣相中，如式（6）所示[28]。此外在秸稈烘焙和低溫?zé)峤膺^程中會(huì)形成一定量自由基，這些自由基的存在會(huì)一定程度上促進(jìn)K 與烘焙焦基質(zhì)連接鍵的斷裂[16,29]。

圖4 玉米稈Cl 2p XPS譜圖和曲線擬合結(jié)果Fig.4 Chlorine 2p XPS spectra with curve-fitting result

堿土金屬Ca和Mg中主要以水溶性的無機(jī)鹽和乙酸銨溶性的有機(jī)結(jié)合態(tài)存在，分別占86%和95%。玉米稈300℃烘焙后有13.92%的Ca 釋放至氣相中，且烘焙玉米稈中剩余的Ca主要以有機(jī)結(jié)合態(tài)和HCl 酸溶性存在，大部分水溶性Ca 消失。Mg的變化與Ca 類似，玉米稈烘焙后約12.79%的Mg 釋放至氣相，烘焙玉米稈中水溶性Mg 占比少于20%，有機(jī)結(jié)合態(tài)和HCl 酸溶性Mg 占比超過60%。烘焙時(shí)玉米稈中的水溶性鈣、鎂離子與半纖維素等大分子中的含氧官能團(tuán)（如羧基）反應(yīng)形成了有機(jī)結(jié)合態(tài)物質(zhì)[25,30]，部分小分子羧酸鹽也會(huì)發(fā)生熱分解形成HCl 酸溶性碳酸鹽[31-32]。在樺木的研究中[32]也發(fā)現(xiàn)烘焙后堿土金屬Ca、Mg由水溶性向HCl酸溶性轉(zhuǎn)化，與本文結(jié)果相一致。研究表明水溶性和有機(jī)結(jié)合態(tài)無機(jī)組分反應(yīng)活性高，在轉(zhuǎn)化過程中易發(fā)生各類反應(yīng)或釋放至氣相中[33]。而HCl 酸溶性和不溶性的無機(jī)組分在高溫?zé)崂脮r(shí)易形成穩(wěn)定的鋁硅酸鹽，有利于減少床層團(tuán)聚[17]，因此堿土金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化在一定程度上有利于減少后續(xù)熱利用過程中各類灰相關(guān)問題（如燒結(jié)、積灰等）。

可以看出隨烘焙溫度的升高，玉米稈的固體產(chǎn)率和能量產(chǎn)率均有所降低，從能量回收角度是不利的。樣品的氯和硫的釋放率隨溫度升高不斷增加，但氯和硫的含量在220～260℃相對(duì)較低。高溫不僅有利于進(jìn)一步提升燃料熱值，而且有利于形成穩(wěn)定性高的酸溶性堿土金屬Ca 和Mg，可減少后續(xù)堿土金屬轉(zhuǎn)化造成的灰相關(guān)問題。此外，研究表明高溫烘焙生物質(zhì)用于熱轉(zhuǎn)化時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定且轉(zhuǎn)化效率更高[34-36]。因此，在工業(yè)應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行烘焙溫度的選擇以滿足具體工藝需求。

3 結(jié) 論

本文利用固定床管式爐結(jié)合多種分析技術(shù)手段研究了玉米稈烘焙過程中氯、硫、堿及堿土金屬等無機(jī)組分的析出規(guī)律和賦存形態(tài)轉(zhuǎn)化，主要結(jié)論如下。

（1）在220～300℃溫度范圍，玉米稈烘焙后氯的釋放率為10%～40%且隨溫度升高而增加。但烘焙并未減少樣品中氯的絕對(duì)含量，300℃烘焙玉米稈中氯含量相比原樣增加20%。在此溫度范圍硫的釋放率為27%～60%，并且樣品中硫的絕對(duì)含量相比原樣降低20%～31%。

（2）堿及堿土金屬在烘焙過程中釋放率較低，300℃時(shí)僅有10.71%～13.92%釋放。烘焙后玉米稈中堿及堿土金屬得到明顯的富集，絕對(duì)含量均增加約一倍。

（3）玉米稈烘焙后水溶性AAEMs所占比例均有所降低，K 的有機(jī)結(jié)合態(tài)占比增加，Ca、Mg 的有機(jī)結(jié)合態(tài)和HCl酸溶態(tài)占比增加。