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生物质能源因其低CO2排放、可再生而具有较好的应用前景，但其所含碱金属在热转化过程中释放到气相，会造成热力设备积灰、结渣等问题，影响了生物质燃料的使用。因此，本文围绕生物质热转化过程中碱金属的迁移规律和机理开展研究，为解决碱金属引起的生物质应用问题提供基础支持。首先，利用固定床实验系统，研究了气氛对稻秆热转化过程中碱及碱土金属迁移的影响。实验发现，在1073K、1173K和1273K下，温度越高，碱和碱土金属的气态释放比例越大；氧化性气氛促进了稻秆颗粒中K的气态释放，却抑制了稻秆颗粒中Na、Ca、Mg的气态释放。分析1173K温度下稻秆热解和燃烧生成的固体产物，发现氧化性气氛促进了碱及碱土金属元素向硅酸盐的转化。其次，开发了一套适用于火焰场内高浓度（0~20ppm）K元素的激光诱导击穿光谱（LIBS）测量系统的标定方法。优化了LIBS系统中ICCD的延迟时间和门宽时间，提出了通过保持火焰的氧化性气氛以及改进K的给入方式的方法，降低火焰中测点周围K原子对LIBS信号的吸收作用，同时提出了K原子吸收效应的修正方法，采用该方法获得的标定曲线相关系数达到了0.9996。在此基础上，建立了松木颗粒燃烧过程的在线观测实验系统，采用LIBS和双色法对松木颗粒燃烧过程中K元素的释放及颗粒燃烧温度进行了在线观测。实验发现：四种质量（20~50mg）颗粒都呈现出相似的K释放规律，在松木脱挥发分阶段，K释放速率先增后降，累积释放比例低于4%；在松木焦炭燃烧阶段，K释放速率逐步升高，累积释放比例约为20%；在灰分阶段，K释放速率逐步降低，基本不受到颗粒初始质量的影响。结合固定床实验结果与松木颗粒动态释放实验结果，建立了松木燃烧过程中K的迁移机理，提出在松木焦炭燃烧阶段，Char-K主要是随焦炭的氧化转化为无机K，然后向气态释放。基于上述机理分析，建立了松木焦炭燃烧阶段K气态释放的动力学模型，拟合实验数据，获得了无机K在焦炭中的初始比例为0.37，无机K释放的指前因子为12.51/s，活化能为89.9kJ/mol。