生物质因其可再生、碳中性等优势而备受关注,但所含内在K在热转化过程中的迁移会造成换热面积灰结渣等问题。本文搭建了固定床实验系统和K气相释放/颗粒燃烧温度在线测量实验系统,针对不同热转化条件下生物质内在K的迁移规律和机理进行了深入研究,为解决K迁移引起的技术问题提供理论支撑。首先以柳木为典型木本生物质、以稻秆为典型草本生物质,研究了其在热解和燃烧过程中K的迁移规律和途径。研究发现,柳木中K主要为有机K。热解时各个温度下都只有少量有机K在脱挥发分阶段释放,其余K主要转化为焦炭中的char-K;燃烧时脱挥发分阶段有少量有机K释放,焦炭燃烧阶段char-K主要转化为K2CO3并伴随少量K2CO3释放,剩余的K2CO3在灰分受热阶段全部释放。稻秆中所含K主要为有机K和KCl。热解时K的释放量随温度升高明显增加。在脱挥发分阶段有机K和KCl同时释放,随温度升高KCl逐渐超过有机K成为主要释放途径;焦炭热解阶段发生KCl和char-K的释放。燃烧时K的释放速率先快速增加后逐渐降低,在脱挥发分阶段主要发生KCl的释放,在焦炭燃烧阶段主要发生KCl释放、char-K转化和K-Si反应,在灰分受热阶段硅酸K缓慢释放。针对KCl与有机质相互作用对K和Cl迁移的影响,以担载KCl的纤维素为模型化合物开展了固定床热解实验。研究发现,500°C热解时,KCl与有机质的反应引起部分K和Cl的气相释放以及char-K和char-Cl的生成。随KCl浓度增加,受限于有机官能团的数量,char-K的生成量和Cl的释放量均先增加后逐渐达到饱和,未反应的KCl逐渐成为K和Cl的主要赋存形式。升温到900°C后,所有的KCl和char-Cl都释放到气相中,而char-K基本保留在焦炭中。Ca会促进KCl与有机官能团的反应,提高焦炭中char-K的生成量。最后,针对焦炭反应阶段char-K和无机K的迁移分别开展了实验研究。结果表明,在焦炭热解时,char-K发生明显的释放,释放速率随温度升高而增加,但最终剩余char-K的比例基本不变。氧化气氛下,char-K主要转化为K2CO3。K2CO3在900°C以上时会发生显著释放。水蒸气会通过与其反应生成KOH促进K的释放。K2CO3会与SiO2反应且速率明显高于K2CO3的分解速率,从而抑制K的气相释放。水蒸气气氛会促进K2CO3/KCl与SiO2的反应。气氛中的HCl可以与焦炭中的char-K及其他AAEMs元素反应生成无机Cl盐并促进其在高温下的释放。