堿金屬在生物質(zhì)燃燒中的遷移及控制研究現(xiàn)狀*

王 睿，王 茜，曹乾坤

堿金屬在生物質(zhì)燃燒中的遷移及控制研究現(xiàn)狀*

王 睿，王 茜?，曹乾坤

（山東建筑大學(xué) 熱能工程學(xué)院，濟(jì)南 250101）

農(nóng)林廢棄物及生活垃圾等生物質(zhì)能源具有低CO2排放、來(lái)源廣、可再生等優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，生物質(zhì)能源應(yīng)用范圍廣闊，合理利用生物質(zhì)能源對(duì)緩解我國(guó)能源緊張問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。針對(duì)堿金屬在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中所造成的一系列影響以及對(duì)策進(jìn)行了系統(tǒng)性的綜述。生物質(zhì)燃料含有的堿金屬元素在生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，對(duì)熱轉(zhuǎn)化過(guò)程產(chǎn)生顯著影響。通過(guò)分析堿金屬在生物質(zhì)燃料中的賦存形式以及在燃料燃燒過(guò)程中的遷移及釋放規(guī)律，發(fā)現(xiàn)堿金屬的助燃性是通過(guò)堿金屬化合物中的離子與燃料活性點(diǎn)相結(jié)合、降低氣?固相反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等方式實(shí)現(xiàn)燃料燃燒速率的提高，并探討堿金屬對(duì)生物質(zhì)炭燃燒的催化作用；概述堿金屬引發(fā)的結(jié)焦、積灰和腐蝕問(wèn)題機(jī)理以及對(duì)生物質(zhì)燃燒顆粒物排放的影響。重點(diǎn)分析了生物質(zhì)富氧燃燒中堿金屬引起的顆粒物形成問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)堿金屬會(huì)促進(jìn)富氧燃燒PM0.1-1的生成；總結(jié)了針對(duì)堿金屬引起結(jié)焦、積灰和腐蝕問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的主流添加劑的作用效果，在燃料中添加硫酸銨會(huì)與KCl氣體反應(yīng)生成更穩(wěn)定的硫酸鉀，緩解受熱面的腐蝕情況，添加過(guò)量的Na2CO3和SiO2可以明顯提高灰熔融溫度，添加磷酸鉀和磷酸鈣均可以抑制堿金屬導(dǎo)致的灰渣結(jié)渣和熔融問(wèn)題，將堿金屬硫酸鹽化或者添加硅/鋁添加劑均可對(duì)堿金屬在富氧燃燒中的釋放起到控制作用。

生物質(zhì)；堿金屬；燃燒；添加劑

0 引 言

目前我國(guó)電力主要產(chǎn)自以煤炭為燃料的火力發(fā)電廠。煤炭燃燒不僅會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體，并且含有N、S等元素的尾氣大量排放會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)和能源儲(chǔ)備日漸枯竭等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)新的清潔低碳能源成為解決能源安全問(wèn)題的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)化石能源相比，生物質(zhì)的N、S元素的含量相對(duì)較低，并且我國(guó)生物質(zhì)資源具有來(lái)源廣、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能源將能積極促進(jìn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展[1]。目前，生物質(zhì)的主要利用途徑有直接燃燒、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)液化、生物質(zhì)固化等[1-4]，而生物質(zhì)直接燃燒用以發(fā)電、采暖、炊事等領(lǐng)域依然是最主要的利用形式。與西方國(guó)家豐富的林業(yè)資源不同，我國(guó)存在大量的農(nóng)業(yè)廢棄物亟待消納。2018年我國(guó)農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量約為10億噸，除去造紙和畜牧業(yè)發(fā)展外，還剩3.5億噸可作為生物質(zhì)燃料使用，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約為1.7億噸[5]。生物質(zhì)燃燒發(fā)電仍是目前生物質(zhì)利用的重要途徑，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，生物質(zhì)發(fā)電規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，截至2021年底，累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3 798萬(wàn)kW，連續(xù)四年居全球首位[6]。

生物質(zhì)內(nèi)的堿金屬元素并不是以單一的化學(xué)形式存在，根據(jù)其溶解特性的不同，生物質(zhì)中賦存的堿金屬可以劃分為四種形式[1]：①水溶型，如堿金屬的氯化物、硫酸鹽等；②醋酸銨溶型，如與有機(jī)碳鏈直接相連的堿金屬；③鹽酸溶型，如與含氮或含氧官能團(tuán)直接相連的堿金屬；④不可溶型。生物質(zhì)燃料內(nèi)的含堿金屬無(wú)機(jī)鹽是水溶性的；生物質(zhì)內(nèi)含堿金屬的有機(jī)物部分溶于水，部分溶于醋酸銨溶液；溶于酸以及不溶殘?jiān)鼉?nèi)的堿金屬物質(zhì)很有可能以礦物顆粒形式存在，絕大部分來(lái)自收割過(guò)程中的土壤顆粒，并不是生物質(zhì)本身所具有的物質(zhì)[3]。

在生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中，堿金屬元素會(huì)直接或間接導(dǎo)致熱力設(shè)備發(fā)生積灰、結(jié)焦和腐蝕等問(wèn)題[3-4]。本文針對(duì)堿金屬在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中所造成的一系列影響以及對(duì)策進(jìn)行系統(tǒng)性的綜述。

1 堿金屬對(duì)生物質(zhì)燃燒影響機(jī)理分析

堿金屬存在于生物質(zhì)燃料中，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)通過(guò)遷移釋放等形式改變賦存形態(tài)，從而對(duì)生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生影響。堿金屬在生物質(zhì)燃燒過(guò)程中會(huì)引起結(jié)焦、積灰、腐蝕等問(wèn)題；同時(shí)，有研究表明堿金屬也會(huì)對(duì)生物質(zhì)燃燒起到助燃的效果[7]。此外，堿金屬對(duì)生物質(zhì)燃燒的作用效果還會(huì)受到燃燒溫度與燃料顆粒質(zhì)量等因素的影響。

以秸稈為代表的農(nóng)業(yè)廢棄物中含有豐富的堿金屬（K和Na）元素。謝興運(yùn)[8]將生物質(zhì)與準(zhǔn)東煤的灰成分進(jìn)行分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)灰成分的K2O含量遠(yuǎn)高于準(zhǔn)東煤，準(zhǔn)東煤中堿金屬主要以Na為主，如表1所示。根據(jù)植物種類不同，K元素的含量一般可以達(dá)到植物干重的2% ～ 5%[2]。Na元素含量比K元素略低，干燥稻秸中Na元素含量約為0.133%，而干燥柳木中Na元素約為0.012%[3]。

表1 生物質(zhì)和準(zhǔn)東煤的灰成分對(duì)比分析[8]

1.1 生物質(zhì)燃燒過(guò)程中堿金屬遷移釋放過(guò)程

影響生物質(zhì)中堿金屬元素遷移的因素主要有生物質(zhì)種類、濃度、揮發(fā)特性、燃燒溫度、反應(yīng)氣氛和停留時(shí)間等。通過(guò)研究生物質(zhì)燃燒中堿金屬元素動(dòng)態(tài)釋放行為，可以更全面地掌握生物質(zhì)燃燒過(guò)程中堿金屬元素的遷移機(jī)理，能夠?qū)A金屬進(jìn)行針對(duì)性的控制。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，可以監(jiān)測(cè)到生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中堿金屬的氣態(tài)釋放速率一般都會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，根據(jù)K元素的釋放特征將堿金屬的氣態(tài)釋放過(guò)程分為三個(gè)階段，分別對(duì)應(yīng)生物質(zhì)燃燒的脫揮發(fā)分、焦炭燃燒和灰分燃盡階段。例如，將柳木顆粒分別進(jìn)行添加K元素和脫除K元素處理后燃燒，與原始柳木顆粒燃燒對(duì)比發(fā)現(xiàn)，K元素的釋放速率峰值在顆粒脫揮發(fā)分階段和焦炭燃燒階段出現(xiàn)，可明顯縮短兩階段的時(shí)間，K元素釋放速率在灰分燃盡階段顯著降低，如圖1所示。

圖1 柳木燃燒火焰內(nèi)K元素濃度動(dòng)態(tài)變化測(cè)量結(jié)果[3]

大多數(shù)堿金屬如K、Na元素易于揮發(fā)并會(huì)隨煙氣排出，薛則禹[2]在純生物質(zhì)燃燒工況下發(fā)現(xiàn)，隨溫度升高，堿金屬元素會(huì)不斷從固相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，K和Na元素主要以氯化物和氫氧化物的形式得以釋放，而在生物質(zhì)與煤混燃工況下，堿金屬的揮發(fā)率明顯降低，在低溫下主要以硫酸鹽的形式存在，隨溫度升高向硅鋁酸鹽轉(zhuǎn)化。楊文等[9]通過(guò)研究麥稈、稻稈、玉米稈、棉花稈和油菜稈5種常見(jiàn)生物質(zhì)材料內(nèi)K和Na元素的賦存形式后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度較低時(shí)，K的主要賦存形式為KCl，隨著溫度升高，K元素逐漸從生物質(zhì)中析出，而在500 ～ 900?℃范圍內(nèi)，灰樣中的Na含量變化很小。王毅斌等[10]通過(guò)模擬不同成灰溫度下生物質(zhì)灰中K元素的揮發(fā)遷移過(guò)程后發(fā)現(xiàn)，隨著燃燒溫度的升高，生物質(zhì)中K元素會(huì)以不同的形式釋放：K元素在低溫時(shí)很穩(wěn)定，析出量較??；在600 ～ 800?℃條件下，K2CO3和K2Ca(CO3)2發(fā)生分解，鉀離子與氯離子結(jié)合以KCl的氣態(tài)形式釋放。高于815?℃后，Cl元素完全揮發(fā)，生物質(zhì)灰中K元素的賦存形式只有鉀的硫酸鹽，K2SO4的揮發(fā)溫度較高。

生物質(zhì)中的K元素主要是以KCl、K2SO4等水溶性堿金屬鹽形式存在，高溫段比低溫段具有更高的K析出率，尤其是700?℃以上，生物質(zhì)中的無(wú)機(jī)鉀開(kāi)始大量析出，有機(jī)鉀此時(shí)也會(huì)轉(zhuǎn)化為K2CO3受熱分解出鉀離子[11]。張志昊[3]也發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱轉(zhuǎn)化溫度高于800?℃后，生物質(zhì)中堿金屬元素會(huì)發(fā)生顯著氣態(tài)釋放。相同溫度條件下Na元素的析出速率高于K元素，WERKELIN等[12]研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)中大部分Na以水溶性的NaCl結(jié)合在碳基上，相比于K，Na與碳基之間的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，這使得Na具有更高的析出率，化學(xué)鍵會(huì)隨溫度的升高變活躍，因此Na元素析出率也會(huì)隨溫度的升高而加快。但Na元素析出量卻低于K元素，這是由生物質(zhì)中Na元素含量遠(yuǎn)低于K元素引起的。

1.2 堿金屬的助燃性及實(shí)際應(yīng)用分析

1.2.1 堿金屬的助燃性分析

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，堿金屬會(huì)對(duì)生物質(zhì)燃燒過(guò)程產(chǎn)生催化助燃的效果，不僅可以提高燃燒效率、改善燃燒性能，還能在一定程度上減少污染物的排放[7]。因此有研究利用堿金屬在高溫下的不穩(wěn)定性，采用堿金屬化合物制作催化助燃劑，使得堿金屬化合物中的離子與燃料的活性點(diǎn)相結(jié)合，降低了氣?固相反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而提高了燃料的燃燒速率[13-14]。

楊雙平等[15]總結(jié)了在陰離子相同、金屬陽(yáng)離子不同時(shí)，不同催化助燃劑的能力大小順序?yàn)镃s > Rb > K > Na > Ba > Li > Sr > Ca > Mg > Be。實(shí)際應(yīng)用中，堿金屬對(duì)合成氣、焦油和焦炭的形成轉(zhuǎn)化有一定的催化作用[16]。鄭洪巖等[17]研究了K2CO3和CaCO3對(duì)煤熱解半焦燃燒催化的作用，結(jié)果如表2所示。CaCO3對(duì)降低半焦的著火溫度有一定的促進(jìn)作用，對(duì)峰值溫度和燃盡溫度的影響基本可以忽略；而增加K2CO3的添加量后，半焦的著火溫度和燃燒反應(yīng)指數(shù)均顯著降低。K2CO3的添加對(duì)半焦的燃燒性能提升明顯，其催化助燃的作用機(jī)理可以用氧化傳遞理論解釋，即K2CO3被碳還原成K2O后，使得氧氣更容易與碳表面接觸，從而提高燃燒效率。

表2 不同條件下半焦的燃燒特征參數(shù)[17]

然而，過(guò)多的堿金屬會(huì)促進(jìn)生物質(zhì)燃料熱解揮發(fā)分的二次裂解和結(jié)焦，導(dǎo)致催化劑失活，半焦的燃燒性能不升反降[7]。趙潔霞等[18]通過(guò)水洗、酸洗生物質(zhì)燃料，與原樣進(jìn)行燃燒對(duì)比，發(fā)現(xiàn)堿金屬的存在能夠促進(jìn)半纖維組分熱分解，使樣品能在較低溫度段分解，同時(shí)降低最大反應(yīng)速率。

實(shí)際使用中，如何有效控制生物質(zhì)自身堿金屬元素在催化助燃中的作用，對(duì)催化助燃的效果及設(shè)備運(yùn)行安全非常重要。目前，大量研究專注于添加堿金屬催化劑，針對(duì)生物質(zhì)本身固有的堿金屬催化效果的研究報(bào)道較少，而堿金屬具有導(dǎo)致熱力設(shè)備結(jié)渣和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的傾向是不爭(zhēng)的事實(shí)，避免額外添加堿金屬，通過(guò)添加劑的作用強(qiáng)化堿金屬催化能力，降低結(jié)渣、積灰、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)得到重點(diǎn)研究。

1.2.2 堿金屬對(duì)生物質(zhì)衍生固體燃料燃燒影響

盡管生物質(zhì)燃料具有可再生和碳中性的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在來(lái)源分散、低堆積密度、低熱值、高吸濕性、不方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)热秉c(diǎn)[19]。為更好地利用生物質(zhì)能，研究人員對(duì)生物質(zhì)衍生固體燃料開(kāi)展了大量研究工作，其中生物質(zhì)烘焙成型是典型預(yù)處理提質(zhì)方法。烘焙是指在200 ～ 300?℃、無(wú)氧或缺氧環(huán)境下對(duì)生物質(zhì)燃料進(jìn)行低溫?zé)峤馓幚韀20-22]。研究表明對(duì)生物質(zhì)燃料做烘焙預(yù)處理后，加工的成型炭具有更高的能量密度、機(jī)械強(qiáng)度和熱值，同時(shí)燃料更易燃且CO2排放低[19,23-24]。

然而烘焙過(guò)程并不能有效脫除堿金屬，甚至燃料中堿金屬會(huì)發(fā)生富集，對(duì)后續(xù)焦的形成、焦的反應(yīng)性和焦反應(yīng)時(shí)間均有影響[25]。表3對(duì)比了棉稈（cotton stalk, CS）和稻稈（rice straw, RS）以及烘焙棉稈（torrefied cotton stalk, TCS）和烘焙稻稈（torrefied rice straw, TRS）的灰分元素情況。

表3 烘焙前后生物質(zhì)主要灰分元素分析[26]

烘焙處理后的秸稈燃料的燃燒特性與煙煤相似，這主要是由于烘焙后生物質(zhì)灰分增加，堿金屬催化了秸稈燃燒[27]。有實(shí)驗(yàn)表明，烘焙處理會(huì)延長(zhǎng)焦顆粒的燃燒時(shí)間，而KCl的存在會(huì)縮短焦顆粒的燃燒時(shí)間，且KCl的作用效果遠(yuǎn)大于烘焙處理的效果，明顯縮短燃燒時(shí)間，如圖2所示[28]。

圖2 不同預(yù)處理的木顆粒焦在單顆粒燃燒反應(yīng)器中的燃燒時(shí)間[28]

同時(shí)，烘焙處理會(huì)抑制生物質(zhì)燃燒K的釋放，并促進(jìn)K2CO3和K硅酸鹽的形成[26]，從而提高燃燒效率。一般來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)在不同溫度下的烘焙過(guò)程會(huì)有不同的堿金屬釋放特性，而生物質(zhì)炭燃燒釋放的堿金屬會(huì)產(chǎn)生沉積，腐蝕受熱面[29]。

因此，進(jìn)一步研究烘焙過(guò)程中堿金屬的釋放特性、堿金屬對(duì)生物質(zhì)炭燃燒的影響，為解決生物質(zhì)烘焙成型工藝上遇到的堿金屬問(wèn)題提供理論基礎(chǔ)，對(duì)生物質(zhì)燃料提質(zhì)技術(shù)的發(fā)展和推廣有重要意義。

1.3 堿金屬引起的結(jié)焦、積灰問(wèn)題及其機(jī)理分析

生物質(zhì)燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的煙氣攜帶的灰渣顆粒由于高溫而處于液態(tài)或熔融狀態(tài)，隨著煙氣的流動(dòng)，其熱量會(huì)被受熱面逐漸吸收。當(dāng)煙氣流經(jīng)水冷壁等輻射受熱面時(shí)，煙氣溫度降低，導(dǎo)致液態(tài)的灰渣凝結(jié)在水冷壁面上，逐漸在受熱面上形成一層疏松的灰層稱作積灰[30]。如果爐膛溫度超過(guò)灰熔點(diǎn)，灰渣中的硅酸鹽就會(huì)發(fā)生軟化或熔融，隨著煙氣流動(dòng)沖擊受熱面并附著在上邊形成初始結(jié)焦層，最終發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象[4,30]。生物質(zhì)高溫燃燒揮發(fā)的堿金屬是導(dǎo)致積灰和結(jié)焦的主要原因，在燃燒過(guò)程中堿金屬導(dǎo)致的主要結(jié)焦路徑[31]如圖3所示。

圖3 鍋爐中結(jié)焦生長(zhǎng)機(jī)制[31]

張海英等[32]研究發(fā)現(xiàn)，生活垃圾燃燒產(chǎn)生的飛灰主要成分包括CaO、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O和Fe2O3等物質(zhì)，飛灰的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)結(jié)焦和積灰的形成與發(fā)展有重要影響?；曳种械膲A金屬還會(huì)與Cl、S等元素反應(yīng)生成揮發(fā)性氣溶膠，隨著煙氣溫度在受熱面吸熱影響下降低，一部分堿金屬的氣溶膠會(huì)凝結(jié)并團(tuán)聚成亞微米灰粒，其他一部分堿金屬氣溶膠會(huì)在這些灰粒表面凝結(jié)，使得凝結(jié)后的灰粒附著在受熱面表面形成黏性的初始結(jié)渣層。但是，灰粒接觸到受熱面前，就已經(jīng)從軟化狀態(tài)轉(zhuǎn)變成凝固狀態(tài)，從而在受熱面表面形成松散的積灰層，并且該積灰層極易脫落[4]。王毅斌等[10]將高溫純KCl蒸氣在不同溫度基片上進(jìn)行冷凝結(jié)晶，結(jié)晶形貌見(jiàn)圖4。圖4（a）是壁溫400?℃時(shí)的結(jié)晶形貌，此時(shí)出現(xiàn)了傳質(zhì)現(xiàn)象，壁面?zhèn)鹊腒Cl驟冷，高溫側(cè)則保持熔表面熔融，吸附其余顆粒；由圖4（b）可以看出，壁溫520?℃的顆粒尺寸比400?℃時(shí)更大，且由于熱邊界層減弱，凝并能力增強(qiáng)。此時(shí)，KCl形成枝狀晶體隨著吸附顆粒物而不斷生長(zhǎng)，如圖4（c）所示；隨溫度升高，KCl呈現(xiàn)出不同狀態(tài)，如圖4（d），當(dāng)壁溫為600?℃時(shí)，KCl完全以熔融態(tài)存在，此時(shí)對(duì)基片的腐蝕程度最強(qiáng)。

圖4 不同溫度下氯化鉀的結(jié)晶形貌[10]：（a）400?℃；（b、c）520?℃；（d）600?℃

在結(jié)渣生成的初始階段，由于受熱面表面無(wú)法達(dá)到使灰粒熔融的溫度，因此無(wú)法使初始結(jié)渣層軟化，且不具備黏性捕捉能力。盡管如此，在慣性作用下，還是會(huì)有處于熔融或軟化狀態(tài)的灰粒隨著煙氣流動(dòng)而沖擊初始結(jié)渣層，并產(chǎn)生沉積，粘附在初始結(jié)渣層上。隨著這個(gè)過(guò)程的不斷進(jìn)行，結(jié)渣層厚度不斷增加，其表面溫度也逐漸升高，最終達(dá)到低溫熔融結(jié)渣層的熔融溫度。此后，會(huì)有更多的熔融和軟化的灰粒粘附于初始結(jié)渣層，發(fā)生二次沉積，因此結(jié)渣層的體積會(huì)逐漸增大[33]。最終，結(jié)渣層的重力會(huì)克服使沉積物固定在一起的力或者沉積物與換熱面粘附在一起的力，導(dǎo)致結(jié)渣層內(nèi)部發(fā)生斷裂，最后發(fā)生重力脫落[34]。因此，隨著燃料燃燒，結(jié)渣層的脫落與發(fā)展兩個(gè)過(guò)程會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)，進(jìn)而結(jié)渣層的厚度也會(huì)趨于穩(wěn)定。

因此，由于堿金屬化合物熔點(diǎn)低、易揮發(fā)，且在生物質(zhì)中含量高，使其成為生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生結(jié)焦、積灰的重要原因。

1.4 堿金屬引起的腐蝕問(wèn)題及其機(jī)理分析

在生物質(zhì)燃料燃燒的過(guò)程中，受熱面表面金屬會(huì)被氧化，生成一層具有保護(hù)作用的致密氧化性薄膜，將金屬表面與周圍環(huán)境分隔開(kāi)，以此來(lái)抵擋環(huán)境中腐蝕性物質(zhì)的侵蝕。

然而，在生物質(zhì)的燃燒過(guò)程中，燃料中含有的Cl與堿金屬元素M（M = K或Na）在燃燒過(guò)程中會(huì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終以MCl等氣態(tài)堿金屬鹽形式釋放，堿金屬和氯結(jié)合的KCl極易通過(guò)式（1）轉(zhuǎn)變?yōu)镠Cl。HCl具有較強(qiáng)的穿透性，一旦通過(guò)受熱面表面金屬氧化膜的縫隙接觸到金屬表面，則會(huì)迅速腐蝕金屬表面，生成金屬氯化物，影響設(shè)備運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。以金屬表面Fe為例，腐蝕反應(yīng)如式（2）所示[33-36]。另一方面，KCl和HCl極易由式（3）和式（4）被氧化為Cl2，同理，Cl2最終極易通過(guò)式（5）腐蝕金屬表面。整個(gè)腐蝕過(guò)程如圖5。

(5)

由于金屬氯化物的熔點(diǎn)一般都比較低，在鍋爐內(nèi)高溫條件下，固態(tài)金屬氯化物會(huì)在較高的蒸汽分壓下在氧化膜周邊蒸發(fā)。金屬氯化物在蒸發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中再次被氧化，被固定為金屬氧化物，如式（6）。

此后，Cl2被再次釋放出來(lái)，在薄膜與金屬表面之間繼續(xù)擴(kuò)散，不斷攻擊金屬表面。Cl2看似可以源源不斷地產(chǎn)生，是由于堿金屬氯化物被氧化生成了Cl2，因此堿金屬和Cl元素的存在是鍋爐受熱面發(fā)生腐蝕的關(guān)鍵因素，堿金屬氯化物的生成必須得到控制。

此外，積灰中接觸到受熱面的堿金屬氯化物還可以與金屬元素形成低熔點(diǎn)的共晶體，例如KCl與CrCl2的共晶體熔融溫度在262～ 475?℃之間。而受熱面合金的抗腐蝕性能與其金屬或氧化物穩(wěn)定性有關(guān)，若金屬氧化物在液相中有較高的溶解度，則會(huì)損壞其表面的金屬氧化層，使受熱面失去保護(hù)。以Cr為例，反應(yīng)如式（7）～ 式（9）[36]所示，

鉻酸鹽和Cl2作為氧化劑對(duì)Cr進(jìn)一步氧化，如式（10）[36]所示。

盡管生物質(zhì)中所含有的S元素的量要低于Cl元素，但是S元素還是會(huì)導(dǎo)致生物質(zhì)在鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[37]。

NIU等[31]研究了S元素參與金屬腐蝕的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)硫酸鹽會(huì)通過(guò)解離生成SO42?和O2，并且會(huì)造成金屬的氧化，其中SO42?中含有的O2?會(huì)導(dǎo)致金屬氧化物表面的O2?濃度增加，以至于金屬氧化層的溶解。而硫酸鹽中含有高溶解度的SO3會(huì)以S2O72?的形式參與氧化層的溶解，最終導(dǎo)致金屬發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。除此之外，由于氯化物的破壞性更強(qiáng)，氯化物會(huì)先破壞金屬表面的氧化層，隨后硫酸鹽就會(huì)侵入氧化層，硫酸鹽同含氯化合物同時(shí)對(duì)金屬表面產(chǎn)生腐蝕作用。由此可見(jiàn)，無(wú)論堿金屬與氯元素還是硫元素相結(jié)合，一旦以氣相擴(kuò)散，都極大增加鍋爐受熱面的腐蝕現(xiàn)象。

堿金屬本身不會(huì)產(chǎn)生腐蝕威脅，其與Cl、S等元素結(jié)合產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性的氣體是真正威脅到熱力設(shè)備安全運(yùn)行的根本所在，如何誘導(dǎo)堿金屬元素生成熔點(diǎn)更高的化合物或者從源頭上切斷其與Cl、S元素的結(jié)合是目前解決堿金屬引起的腐蝕問(wèn)題的主流方向之一。

1.5 堿金屬對(duì)生物質(zhì)燃燒顆粒物排放的影響

顆粒物（particulate matter, PM）是指懸浮在大氣中的固態(tài)或氣態(tài)的細(xì)微顆粒物質(zhì)，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)直徑不同，可分為總懸浮顆粒物、PM10、PM1-10和PM1[38]。

有研究表明，生物質(zhì)燃料含量較高的堿金屬元素的揮發(fā)會(huì)直接影響燃燒產(chǎn)生的細(xì)微顆粒物的生成[39]。具體表現(xiàn)為，燃燒過(guò)程中氣態(tài)堿金屬化合物容易冷凝形成細(xì)微顆粒物，形成的氣溶膠顆粒在煙氣流動(dòng)過(guò)程中不斷發(fā)生碰撞、聚結(jié)形成更大的灰顆粒[40]。氣態(tài)堿金屬化合物形成顆粒物的途徑有均相成核與異相凝結(jié)兩種，然而在實(shí)際煙氣中，堿金屬主要通過(guò)異相凝結(jié)成核[41]。以K為例，煙氣中的SO2會(huì)與K生成大量K2SO4，KCl也會(huì)被硫酸化生成K2SO4，同時(shí)K2SO4的濃度會(huì)影響KCl顆粒的形成，當(dāng)K2SO4濃度低于臨界濃度時(shí)，KCl可以均相成核，否則KCl只能異相凝結(jié)成核，但是該臨界濃度數(shù)量級(jí)僅為105cm?3[40]。

王泉斌[38]通過(guò)對(duì)稻草進(jìn)行水洗預(yù)處理，指出水洗脫除了絕大部分堿金屬，并極大程度上抑制了PM1及PM1-10的排放，結(jié)果如表4所示。

表4 水洗處理對(duì)生物質(zhì)燃燒PM10減排的影響[38]

季秋俠[42]發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)燃料中的K元素主要以KCl和K2SO4的形式附著在PM1上，提高燃燒溫度會(huì)加快硫酸鹽化反應(yīng)，促進(jìn)K2SO4成核。楊偉[43]通過(guò)分析玉米稈燃燒后顆粒物表面形貌和典型部位的元素組成，證實(shí)了堿金屬硅酸鹽和磷酸鹽是PM1-10的重要來(lái)源。生物質(zhì)中堿金屬對(duì)顆粒物排放有重要貢獻(xiàn)，堿金屬的不同賦存形態(tài)和遷移釋放也對(duì)顆粒物的形成有著重要影響，通過(guò)水洗、酸洗生物質(zhì)原料可以分別去除離子態(tài)和有機(jī)態(tài)的堿金屬元素，充分抑制顆粒物的生成。此外，堿金屬的成核會(huì)受到燃燒溫度、燃燒氣氛等條件影響，因此進(jìn)一步研究堿金屬成核過(guò)程對(duì)優(yōu)化減排效果有重要意義。

2 堿金屬控制的分析及對(duì)策

2.1 富氧燃燒對(duì)顆粒物形成的影響

面臨日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題以及熱力設(shè)備使用中遇到的結(jié)焦、積灰及腐蝕等危害，如何控制生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的污染物排放及解決上述對(duì)熱力設(shè)備的危害成為生物質(zhì)研究的熱點(diǎn)。低氮、低硫排放是生物質(zhì)燃料被大力推廣的原因之一，而研究人員通過(guò)生物質(zhì)富氧燃燒使得生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)零碳排放或碳負(fù)性。生物質(zhì)富氧燃燒是用高體積分?jǐn)?shù)的O2與CO2混合氣體代替空氣，與生物質(zhì)燃料進(jìn)行燃燒反應(yīng)，O2由空氣分離器獲得，CO2從循環(huán)煙氣中獲得[44]。因此在富氧燃燒過(guò)程中，煙氣中的CO2濃度不斷升高，這有利于CO2的分離和捕集，且富氧燃燒比傳統(tǒng)空氣燃燒條件NO排放量顯著降低，這是由于空氣中的N2未參與燃燒，使得循環(huán)煙氣中的NO進(jìn)一步被還原[45-46]。富氧燃燒將會(huì)對(duì)緩解全球變暖及改善全球氣候條件做出突出貢獻(xiàn)。

生物質(zhì)燃燒排放的顆粒物濃度遠(yuǎn)低于燃煤，但是在富氧條件下，強(qiáng)還原性的氣氛使揮發(fā)分大量析出燃燒，會(huì)增加顆粒物的生成[47]。有研究表明，富氧燃燒對(duì)顆粒物排放產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為抑制PM1-10的生成，這提高了PM0.1-1在煙塵中的比重。熊超[46]發(fā)現(xiàn)富氧燃燒的溫度和氣氛并不影響堿金屬的氣化行為，而生物質(zhì)燃燒生成的PM0.1-1主要是由K、Na等堿金屬元素氣化凝結(jié)而來(lái)，因此富氧燃燒對(duì)PM0.1-1的生成沒(méi)有明顯抑制效果。相反，由于富氧燃燒降低顆粒物表面溫度，抑制了焦的破碎，促進(jìn)更大粒徑的顆粒物產(chǎn)生，因此減少了PM1-10的生成[48]。LI等[49]則認(rèn)為，富氧燃燒條件下的高濃度CO2會(huì)促進(jìn)焦炭表面生成CO，這將促進(jìn)灰分揮發(fā)，因此會(huì)有更多的PM0.1-1生成。圖6展示了稻殼在空氣燃燒和富氧燃燒條件下顆粒物的粒徑分布，橫坐標(biāo)表示顆粒物粒徑，縱坐標(biāo)表示單位質(zhì)量燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物濃度，O2/CO2氣氛下顆粒物生成濃度小于O2/N2氣氛下的生成濃度。張利琴等[50]研究了煤粉的富氧燃燒顆粒物排放，與生物質(zhì)燃料相反，富氧燃燒和空氣燃燒兩種工況下生成的顆粒粒徑均呈現(xiàn)雙峰分布，且雙峰都略向大粒徑方向偏移，這主要是由于顆粒破碎、礦物質(zhì)熔融等過(guò)程形成。這種差異的出現(xiàn)是否與堿金屬的遷移有關(guān)還需進(jìn)一步研究。

圖6 燃燒氣氛對(duì)稻殼燃燒排放顆粒粒徑分布的影響[46]

此外，有研究表明，富氧燃燒中的氧含量存在閾值，當(dāng)氧含量低于30%時(shí)，富氧燃燒的燃燒溫度高于空氣燃燒溫度；當(dāng)氧含量高于30%，富氧燃燒的燃燒溫度則會(huì)低于空氣燃燒溫度。燃燒溫度會(huì)影響堿金屬的遷移釋放行為，因此可以進(jìn)一步研究氧含量對(duì)富氧燃燒顆粒物排放的影響。由于富氧燃燒需要煙氣循環(huán)，使得排煙中煙塵濃度顯著升高。劉建華[44]發(fā)現(xiàn)，富氧燃燒模式下的煙塵濃度是空氣燃燒模式的1.4倍，且90 ～ 170?℃條件下富氧燃燒產(chǎn)生的飛灰電阻率顯著小于空氣燃燒模式，這都明顯有利于電除塵效果。

因此，堿金屬的存在是阻礙解決富氧燃燒顆粒物生成問(wèn)題的主要因素之一。在相同的氣氛和溫度條件下不同生物質(zhì)顆粒堿金屬元素的遷移過(guò)程與產(chǎn)物存在差異，生物質(zhì)富氧燃燒過(guò)程中堿金屬元素遷移的影響因素還包括Si元素、Cl元素、顆粒粒徑、顆粒質(zhì)量、顆粒幾何結(jié)構(gòu)、燃料床層的厚度、燃燒過(guò)程中溫升速率等[1,3,51]。

2.2 添加劑控制堿金屬釋放

對(duì)于生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的結(jié)焦、積灰和腐蝕問(wèn)題，前文有較為詳細(xì)討論，生物質(zhì)的物理組成情況和堿金屬的遷移是最根本原因[52]。目前針對(duì)顆粒物排放、結(jié)焦、積灰和腐蝕這四類問(wèn)題所研究的措施包括生物質(zhì)原料水洗預(yù)處理[53-55]、燃燒工藝參數(shù)優(yōu)化[56]、開(kāi)發(fā)受熱面的新型合金與涂層[57-58]、不同品質(zhì)原料摻燒[1,59]和開(kāi)發(fā)新型添加劑等[4,60-61]。由于使用添加劑不用改變鍋爐構(gòu)造、操作方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而受到重點(diǎn)研究。目前主流的添加劑有鈣基、硅鋁基、鐵基、磷基等類型[62]。添加劑的作用原理主要包括降低結(jié)焦層強(qiáng)度、提高灰分的熔融特征溫度以及與酸性氣體反應(yīng)[4]。例如在燃料中添加硫酸銨，其會(huì)與煙氣中的KCl氣體反應(yīng)生成更穩(wěn)定的硫酸鉀，消耗Cl元素，緩解受熱面的腐蝕情況[52]；隨著Na2CO3和SiO2添加量的增加，會(huì)促進(jìn)高熔點(diǎn)的Na4Al2Si2O9形成，且灰熔融溫度（變形溫度、軟化溫度和流動(dòng)溫度）會(huì)先降低后升高，因此添加足量的Na2CO3和SiO2可減輕結(jié)焦、積灰程度，如圖7所示。

煙氣中的顆粒在受熱面結(jié)焦的過(guò)程中，金屬氧化物、硅酸鹽等成分在焦層中分布不均勻，與此同時(shí)，添加劑的分布也是不均勻的，添加劑在鍋爐內(nèi)高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生熔融，導(dǎo)致焦體的物理性質(zhì)發(fā)生改變。具體表現(xiàn)為添加劑與焦體內(nèi)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，導(dǎo)致焦體內(nèi)部出現(xiàn)孔洞，當(dāng)焦體所承受的熱負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，在焦體內(nèi)部容易產(chǎn)生裂縫，從而在重力作用下發(fā)生脫落[63]。

張磊[64]分析了液體鍋爐除焦劑的作用機(jī)理，除焦劑使用前后鍋爐焦樣的對(duì)比如圖8所示。使用除焦劑后，焦樣內(nèi)大塊焦和玻璃狀焦樣明顯減少，焦樣多呈碎焦?fàn)睿医箻酉鄬?duì)疏松、易碎裂。雖然除焦劑不能防止結(jié)焦層的產(chǎn)生，但是可以提高焦層熔融物質(zhì)的熔點(diǎn)使焦層內(nèi)的有機(jī)物在400?℃時(shí)發(fā)生自燃，使焦層中的顆粒物在700?℃時(shí)發(fā)生燃燒和微爆，使焦體松散化，并降低強(qiáng)度，如果配合定期吹灰，會(huì)獲得更好的除焦效果[64-65]。

堿性結(jié)焦抑制劑不僅能夠降低結(jié)焦強(qiáng)度，而且還可抑制酸性氣體的生成，以此緩解腐蝕和結(jié)焦問(wèn)題的發(fā)生[33,66]。武成利等[67]在燃料中添加SiO2和Al2O3后研究其灰熔融特性發(fā)現(xiàn)，由于堿金屬與SiO2和Al2O3反應(yīng)生成了難還原的堿金屬硅鋁酸鹽，抑制了堿金屬的還原過(guò)程，灰流動(dòng)溫度均明顯升高，灰軟化溫度也隨添加劑量的增加而呈現(xiàn)不同的增幅[68]。LI等[69]在小麥秸稈燃燒時(shí)添加了磷基添加劑，將堿金屬K固定在鉀的堿性磷酸鹽中，有效防止了麥秸灰的燒結(jié)和熔化，提高殘余灰中鉀的滯留量。

此外，WANG等[70]通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較NH4H2PO4和Ca(H2PO4)2兩種典型磷基添加劑的固鉀能力后發(fā)現(xiàn)，NH4H2PO4的固鉀能力要優(yōu)于Ca(H2PO4)2，兩者都可以抑制堿金屬導(dǎo)致的灰渣結(jié)渣和熔融問(wèn)題，并且Ca(H2PO4)2對(duì)提高灰熔融溫度的表現(xiàn)更優(yōu)。WANG等[71]進(jìn)一步研究了磷基添加劑對(duì)玉米秸稈衍生炭的灰分熔融特性的影響，發(fā)現(xiàn)灰分軟化溫度隨P2O5量的增加而升高，這得益于磷的化合物優(yōu)異的固鉀能力，產(chǎn)生了高熔點(diǎn)的磷酸鉀化合物。NH4H2PO4在生物質(zhì)富氧燃燒過(guò)程中也可以有效提高固鉀率和灰熔融性[48]。在本課題組前期研究中，發(fā)現(xiàn)磷基添加劑NH4H2PO4和Ca(H2PO4)2能夠?qū)⒂衩锥捄兔薅挸尚腿剂系能浕瘻囟确謩e由1 101℃和1 226?℃提高至1 378?℃和1 383?℃，提升效果明顯[72]。

EKVALL等[73]發(fā)現(xiàn)，在生物質(zhì)富氧燃燒中將堿金屬氯化物轉(zhuǎn)化為堿金屬硫酸鹽后，由于堿金屬硫酸鹽的熔點(diǎn)更高，會(huì)減輕因堿金屬化合物熔融產(chǎn)生凝聚形成顆粒物的問(wèn)題。針對(duì)加入添加劑抑制顆粒物排放的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，硅藻土中的SiO2可與堿金屬氯化物反應(yīng)生成堿金屬硅酸鹽，可以粘附飛灰顆粒形成粒徑較大的顆粒，將飛灰固定在底灰中，有效減少生物質(zhì)燃燒過(guò)程中顆粒物的排放；同為硅鋁化合物的高嶺土，由于Si/Al摩爾比相對(duì)較低，雖然對(duì)PM1有減排效果，但依然比硅藻土差[43,74]。

3 總結(jié)與展望

生物質(zhì)是一種低CO2排放、利用途徑多樣、發(fā)展前景廣闊的可再生燃料。生物質(zhì)內(nèi)富含的堿金屬元素在生物質(zhì)燃燒過(guò)程起到多面性的作用。從堿金屬的賦存形態(tài)、遷移過(guò)程等方面討論由堿金屬引起的結(jié)焦、積灰、腐蝕以及顆粒物排放等問(wèn)題，探討了堿金屬對(duì)生物質(zhì)炭、生物質(zhì)富氧燃燒的助燃作用，并對(duì)添加劑的發(fā)展以及作用效果進(jìn)行了概括。

（1）生物質(zhì)燃料燃燒過(guò)程中堿金屬以氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽等不同的形式釋放，其中堿金屬氯化物和硫化物是導(dǎo)致生物質(zhì)燃料產(chǎn)生結(jié)焦、積灰和腐蝕的關(guān)鍵因素，實(shí)際過(guò)程中還應(yīng)考慮生物質(zhì)灰分成分復(fù)雜性、不同生物質(zhì)燃料的燃燒特性、不同爐型構(gòu)造等因素的影響。燃燒揮發(fā)的氣態(tài)堿金屬化合物容易冷凝形成細(xì)微顆粒物，在煙氣流動(dòng)過(guò)程中形成更大的灰顆粒，排放后會(huì)影響空氣質(zhì)量。生物質(zhì)中堿金屬元素引發(fā)的各類問(wèn)題都需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行深入的研究。

（2）堿金屬元素對(duì)生物質(zhì)燃料的助燃性是通過(guò)堿金屬化合物中的離子與燃料活性點(diǎn)相結(jié)合，降低氣固相反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而提高燃料的燃燒速率這一過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)。但是過(guò)多堿金屬會(huì)增加產(chǎn)生結(jié)焦、積灰和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)；在烘焙處理的生物質(zhì)成型燃料燃燒過(guò)程中，烘焙處理會(huì)使堿金屬元素富集，并抑制堿金屬元素在燃燒過(guò)程中釋放，這不僅促進(jìn)了生物質(zhì)燃料的燃燒，而且降低了產(chǎn)生結(jié)焦、積灰和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。研究堿金屬對(duì)生物質(zhì)炭燃燒的影響，對(duì)生物質(zhì)燃料提質(zhì)技術(shù)的發(fā)展和推廣有重要意義。

（3）富氧燃燒過(guò)程會(huì)抑制PM1-10的生成，從而促進(jìn)PM0.1-1的比重增加，總體上促進(jìn)了顆粒物的生成，堿金屬是PM0.1-1生成的主要因素，同時(shí)堿金屬也是導(dǎo)致熱力設(shè)備發(fā)生結(jié)焦、積灰和腐蝕問(wèn)題的主要原因。使用添加劑對(duì)堿金屬加以控制而不用改變鍋爐構(gòu)造、操作方便、成本低廉。目前鈣基、硅鋁基、鐵基、磷基等添加劑使用比較廣泛。作用機(jī)理主要分為提高灰分熔融溫度、抑制堿金屬釋放、降低焦層強(qiáng)度等。將堿金屬元素固定在堿金屬硅酸鹽中，可以減少生物質(zhì)燃料燃燒過(guò)程中顆粒物排放。因此，研究合理的生物質(zhì)富氧燃燒參數(shù)與添加劑的配合使用，將能明顯抑止堿金屬導(dǎo)致的顆粒物形成、結(jié)焦、積灰和腐蝕等問(wèn)題，并且對(duì)緩解碳排放具有顯著貢獻(xiàn)。雖然添加劑是切實(shí)有效的調(diào)控方法，而具體的添加比例、添加方式以及在生物質(zhì)新型熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的應(yīng)用仍需要深入研究。

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Research Status of Migration and Control of Alkali Metals in Biomass Combustion

WANG Rui, WANG Qian?, CAO Qiankun

(School of Thermal Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China)

Biomass energy, such as agricultural and forestry waste and household waste, has the advantages of low CO2emission, wide source, and renewable. Meanwhile, the application scope of biomass energy is broad, and the rational utilization of biomass energy is of great significance to alleviate the energy tension and realize the carbon peaking and carbon neutrality goals. In this paper, a series of effects caused by alkali metals during thermal conversion and countermeasures were systematically reviewed. The alkali metal elements in biomass fuel had complex chemical reactions during the biomass thermal conversion process, which had an obvious influence on the thermal conversion process. By analyzing the occurrence forms of alkali metals in biomass fuels, the migration and release rules in the process of fuel combustion, it was found that the combustion-enhancing properties of alkali metals were improved by combining ions in alkali metal compounds with the active point of the fuel, and reducing the electric potential of the gas-solid phase reaction. The catalytic effect of alkali metals on biochar combustion was also discussed. The mechanism of coking, ash accumulation, and corrosion caused by alkali metals and their effects on particulate matter emission during biomass combustion were summarized. The formation of particles caused by alkali metals in biomass oxygen-rich combustion was analyzed in focus. The formation of PM0.1-1was promoted by alkali metals in oxygen-rich combustion. The effects of the mainstream additives developed to solve the coking, ash accumulation, and corrosion problems caused by alkali metals were summed up. Adding ammonium sulfate to the fuel reacted with KCl gas to produce more stable potassium sulfate, which could alleviate the corrosion of the heating surface. Adding excessive Na2CO3and SiO2could significantly increase the ash melting temperature, and addition of both potassium phosphate and calcium phosphate could inhibit the ash slagging and melting caused by alkali metals.The release of alkali metals in oxygen-rich combustion could be controlled by sulfurizing the alkali metals or adding silica/aluminum additives.

biomass; alkaline metals; combustion; additives

2095-560X（2023）05-0464-12

TK6

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.011

2023-03-28

2023-04-28

山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2019BEE059）

王 茜，E-mail：sherrywang1010@163.com

王睿, 王茜, 曹乾坤. 堿金屬在生物質(zhì)燃燒中的遷移及控制研究現(xiàn)狀[J]. 新能源進(jìn)展, 2023, 11(5): 464-475.

： WANG Rui, WANG Qian, CAO Qiankun. Research status of migration and control of alkali metals in biomass combustion[J]. Advances in new and renewable energy, 2023, 11(5): 464-475.

王 睿（2000-），男，碩士研究生，主要從事生物質(zhì)能清潔高效利用研究。

王 茜（1989-），女，博士，副教授，主要從事生物質(zhì)能清潔高效利用研究。