PDF《高温焚烧对秸秆灰渣养分含量的影响》

・46・ 可再生能源 Renewable Energy Resources 第27 卷第3期2009 年6月Vol.

27 No.3 Jun.

2009 秸秆发电是一种生物质能利用方式, 以秸秆 代替煤炭作为发电燃料,可以减少二氧化碳、硫氧 化物等有害气体的排放,缓解能源供应紧张局面, 减轻环境污染程度.自从

1988 年丹麦建成世界上 第一座秸秆发电厂以来, 秸秆发电已成为秸秆资 源化利用的主要途径[1] . 秸秆发电技术现已被联 合国列为重点推广项目. 瑞典、芬兰、西班牙等多 个欧洲国家均建成了由丹麦 BWE 公司提供技术 设备的秸秆发电厂.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. 秸秆发电产生的灰渣质轻疏松、 粒度细小,如 贮运不善,极易随风吹失,污染环境.通常,秸秆焚烧 收稿日期: 2009-04-02. 作者简介: 刘鸣达(1970-),男,教授,博士,主要从事土壤改良、农业环境与生态方面的研究. E-mail:[email protected] 高温焚烧对秸秆灰渣养分含量的影响 刘鸣达

1 , 肖质净

1 , 王厚鑫 1,2 , 胡艳丽

1 , 赵君怡

1 (1.沈阳农业大学 土地与环境学院, 辽宁 沈阳 110161;

2.铁岭市环境保护监测站, 辽宁 铁岭 112000) 摘要: 采用模拟高温方式焚烧向日葵、玉米、水稻

3 种秸秆,测定其灰渣中磷、钾、钙、镁4种养分含量,探讨养 分变化原因及规律.测试结果表明:在高温焚烧条件下,随着焚烧温度的升高,秸秆产生的灰渣量逐渐减少,在同 一温度下,水稻秸秆灰渣量明显高于玉米和向日葵秸秆灰渣量;

随着焚烧温度的提高,向日葵秸秆灰渣中磷、钾、 钙、镁含量逐渐升高,玉米秸秆灰渣中磷、钙、镁含量逐渐升高,但钾含量先升高后降低,水稻秸秆灰渣中各元素 含量均先升高后降低. 关键词: 高温焚烧;

秸秆灰渣;

养分 中图分类号: S216.2;

TK6 文献标志码: A 文章编号: 1671-5292(2009)03-0046-03 Effect on the content and availability nutrient in straw ash under the high temperature LIU Ming-da1 , XIAO Zhi-jing1 , WANG Hou-xin1,2 , HU Yan-li1 , ZHAO Jun-yi1 (1.College of Land and Environmental Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China;

2. Tieling Environmental Protection Monitoring Center, Tieling 112000, China) Abstract: Simulating high-temperature incinerations technology, materials were used in sunflow- er, corn and rice, three kinds straw, and then determinate the content of P, K, Ca and Mg in these ashes. It is supposed to find the reasons and the regulation for these nutrient changes in high-tem- perature incineration conditions. The result shows that, under the incineration condition, the vol- ume of straw ash had gradually become smaller with the increasing burning temperature;

at the same temperature, the rice straw ash was significantly higher than the volume of corn and sunflow- er stalks. As the improving temperature, P, K, Ca and Mg content in sunflower straw ash gradually increased;

P, Ca and Mg content in corn stalks is also the gradually increased, but the K content was first increased and then decreased;

and the character of rice straw ash content of each element in the performance lower after rising than the first. Key words: high-temperature incineration;

straw ash;

nutrient 产生的灰渣称为草木灰, 草木灰中含有一定量的 植物营养元素,是生产复合肥的原料,但在高温焚 烧条件下产生的秸秆灰渣中, 植物营养元素含量 的变化规律尚不明确.为此,朱红研究了南方地区 小麦、稻草、棉花、油菜等秸秆灰渣中磷、钾养分的 变化情况[2] . 本研究结合北方地区的实际情况,在 不同温度下焚烧向日葵、玉米、水稻秸秆,测定其 灰渣内磷、钾、钙、镁含量,探讨秸秆灰渣内养分 变化的原因及规律, 以期为实现生物质能直燃 发电或供暖的清洁生产、 灰渣的综合利用提供 理论依据.

1 试验内容 1.1 试验材料 试验所用水稻、 玉米秸秆采自沈阳农业大学 实验田,品种分别为沈农

265 和先玉 335,向日葵 秸秆采自朝阳市朝阳县农田,品种为辽嗑杂

1 号. 将3种作物秸秆洗净,风干后置于烘箱内烘干,然 后破碎备用. 1.2 试验设计 试验采用常温焚烧和高温焚烧

2 种方式. 常温焚烧:称取 20.00 g 秸秆,置于已知质量 的瓷坩埚中,放在垫有石棉网的电炉上焚烧. 高温焚烧:称取 20.00 g 秸秆,置于已知质量 的瓷坩埚中, 将瓷坩埚放在马福炉内, 分别在 500,600,700,800 ℃条件下焚烧

2 h. 1.3 分析项目及方法 灰渣含量的测定: 将秸秆放在马弗炉中焚烧

2 h,冷却至

100 ℃后,取出放置在干燥器中,冷却 至室温,称重,计算其灰分含量;

将常温焚烧处理 的秸秆的灰渣冷却后直接称重, 计算其灰分含 量. 灰渣含量=灰渣产量/秸秆质量[3] . 灰渣中养分 的测定:用0.5 mol/L 的盐酸消煮灰渣, 然后用钒 钼黄比色法测定灰渣中磷的含量,用火焰光度法 测定钾的含量,用EDTA 返滴定法测定钙和镁的 含量 [4] . 采用 Excel,SPSS 等软件统计分析所得数据.

2 结果与分析 2.1 不同焚烧温度对秸秆灰渣量的影响 在不同焚烧温度条件下,3 种秸秆产生的灰 渣量见表 1.总体上看,随着焚烧温度的升高,3 种 秸秆灰渣量不断降低;

在不同焚烧温度条件下,水 稻秸秆灰渣量明显高于玉米和向日葵秸秆. 2.2 不同焚烧温度对秸秆灰渣中磷含量的影响 秸秆焚烧后产生的灰渣分为水溶性灰渣、水 不溶性灰渣、酸溶性灰渣、酸不溶性灰渣. 灰渣中 的钾多以碳酸盐形式存在,为水溶性的;

磷与钙、 镁等碱金属形成了磷酸盐,为酸溶性的;

还有一部 分钙、镁以氧化物形式存在,也是酸溶性的. 因此 灰渣中的钾、磷、钙、镁都能溶于稀的强酸溶液,测 定含量时用稀盐酸溶液消煮灰渣, 就可提取出灰 渣内的钾、磷、钙、镁[4] . 在不同焚烧温度条件下, 秸秆灰渣内磷含量 见表 2. 由表

2 可以看出,玉米秸秆灰渣中磷含量 最高,向日葵秸秆灰渣次之,水稻秸秆灰渣最少. 随着焚烧温度的升高,向日葵、玉米秸秆灰渣量减 少,磷含量逐渐增加;

800 ℃焚烧处理的灰渣内磷 含量极显著高于其它处理, 高温处理产生的灰渣 内磷含量都极显著高于常温处理. 水稻秸秆灰渣 中磷含量呈现出先升高后降低的趋势,700 ℃焚 烧处理的灰渣内磷含量极显著高于其它处理. 2.3 不同焚烧温度对秸秆灰渣中钾含量的影响 在不同焚烧温度条件下, 秸秆灰渣内钾的含 量见表 3. 由表

3 可以看出,在不同焚烧温度条件 下,向日葵秸秆灰渣中钾含量均最高,玉米秸秆灰 渣次之, 水稻秸秆灰渣最少. 随着焚烧温度的升 高,向日葵灰渣量减少,钾含量逐渐增加;

800 ℃ ・47・ 刘鸣达,等 高温焚烧对秸秆灰渣养分含量的影响 表1不同焚烧温度下秸秆灰渣含量 Table

1 Ash content of straw % 焚烧温度/℃ 向日葵 玉米 水稻 常温 8.50 10.00 16.25

500 6.90 8.00 14.67

600 6.33 6.60 13.40

700 5.88 6.40 12.34

800 4.80 5.60 12.30 表2不同焚烧温度下秸秆灰渣中磷(P2O5)含量的变化 Table

2 Change of P in straw ash with different incineration temperature % 焚烧温度/℃ 向日葵 玉米 水稻 常温 1.09(±0.03)dD 5.54(±0.09)eD 2.84(±0.05)dD

500 1.31(±0.01)cC 6.29(±0.04)dC 3.00(±0.04)bcBC

600 1.34(±0.03)cC 6.87(±0.08)cB 3.17(±0.05)aA

700 1.44(±0.02)bB 6.99(±0.05)bB 3.06(±0.01)bB

800 1.77(±0.03)aA 7.93(±0.06)aA 2.94(±0.04)cCD 注:表........