本文選題：生物質(zhì) + 熱解��； 參考：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類社會(huì)正面臨的雙重壓力,生物質(zhì)作為唯一可直接轉(zhuǎn)換為液體燃料的可再生能源,積極發(fā)展生物質(zhì)制取液體燃料技術(shù),對(duì)于保障我國能源安全和減少溫室氣體排放有重要作用。本文以生物質(zhì)快速熱解提質(zhì)制取液體燃料系統(tǒng)為研究對(duì)象,從能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三個(gè)角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。首先,本文構(gòu)建了500噸/天生物質(zhì)快速熱解超臨界乙醇提質(zhì)制取液體燃料系統(tǒng)(PY-USE)和生物質(zhì)快速熱解催化加氫制取液體燃料系統(tǒng)(PY-CH)工藝流程,基于Aspen Plus建立了它們的過程仿真模型,仿真計(jì)算得到的熱力學(xué)參數(shù)(質(zhì)量流量、熱流量、功耗、物流化學(xué)成分及濃度、焓、熵等)是進(jìn)行系統(tǒng)分析工作的基礎(chǔ)。然后,本文對(duì)PY-USE和PY-CH進(jìn)行了嗾分析,利用仿真得到的熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算物流的物理嗾和化學(xué)嗾,將整個(gè)系統(tǒng)劃分為預(yù)處理、生物質(zhì)快速熱解、生物油提質(zhì)和能量回收利用四個(gè)子系統(tǒng),分別進(jìn)行了詳細(xì)嗾損分析和嗾效率計(jì)算。研究結(jié)果表明：降低預(yù)處理子系統(tǒng)嗾損失關(guān)鍵在于減少生物質(zhì)干燥過程的熱量消耗；生物質(zhì)快速熱解子系統(tǒng)嗾損主要是由熱解反應(yīng)器以及焦炭和不可凝氣體燃燒過程造成的,將所有產(chǎn)品都視作收益炯時(shí),生物質(zhì)快速熱解子系統(tǒng)嗾效率為69.12%; PY-USE的生物油提質(zhì)子系統(tǒng)嗾損量明顯高于PY-CH,這是由于生物油超臨界乙醇提質(zhì)熱量消耗比催化加氫大,PY-USE和PY-CH的生物油提質(zhì)子系統(tǒng)嗾效率分別為88.37%和89.94%,對(duì)換熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可使嗾效率進(jìn)一步提高；能量回收利用子系統(tǒng)嗾效率為43.91%,子系統(tǒng)中爐膛嗾損量比汽輪機(jī)嗾損量大得多；從整個(gè)系統(tǒng)的角度,PY-USE和PY-CH的嗾效率分別為48.69%和38.14%,嗾損主要來源都是生物質(zhì)快速熱解子系統(tǒng)和能量回收利用子系統(tǒng)。為考察生物質(zhì)快速熱解提質(zhì)制取液體燃料系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能,本文對(duì)PY-USE、PY-CH以及生物質(zhì)快速熱解超臨界乙醇提質(zhì)制取液體燃料非聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(NCPY-USE)和生物質(zhì)快速熱解催化加氫制取液體燃料非聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(NCPY-CH)進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。計(jì)算得到它們的投資費(fèi)用分別為8.10億元、4.95億元、6.25億元、3.75億元,液體燃料生產(chǎn)成本分別為6052 ￥/t、5111 ￥/t、7741 ￥/t、6015 ￥/t。通過敏感性分析得到：對(duì)于PY-USE和NCPY-USE,影響液體燃料生產(chǎn)成本的主要因素是乙醇價(jià)格、生物油產(chǎn)率和催化劑消耗量；對(duì)于PY-CH和NCPY-CH,影響液體燃料生產(chǎn)成本的主要因素是生物油產(chǎn)率、液體燃料產(chǎn)率和生物質(zhì)價(jià)格。最后,在嗾分析和經(jīng)濟(jì)性能分析的基礎(chǔ)上,本文利用炯經(jīng)濟(jì)學(xué)結(jié)構(gòu)理論建立了PY-USE的嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)模型,對(duì)系統(tǒng)中各組件產(chǎn)品單位嗾成本和單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本進(jìn)行分解以分析其組成,并且用排放物嗾值和排放物環(huán)境損害成本分別對(duì)系統(tǒng)環(huán)境影響進(jìn)行量化,以環(huán)境成本的形式將環(huán)境因素引入嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)模型,建立起PY-USE的環(huán)境嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)模型。所得主要結(jié)果為：沿生產(chǎn)過程進(jìn)行的方向,系統(tǒng)中物流單位嗾成本和單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本均逐漸遞增;計(jì)算得到液體燃料、氫氣和電單位炯成本分別為1.6119 kJ/kJ、2.8566 kJ/kJ和5.4214 kJ/kJ,單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分別為147.4 ￥/kJ、180.0 ￥/kJ和370.0 ￥/kJ；將系統(tǒng)中各組件產(chǎn)品單位嗾成本分解成燃料成本和嗾損成本,單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本則分解成燃料成本、嗾損成本和投資成本,單位嗾成本和單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本中嗾損成本的大小都能夠反應(yīng)出組件嗾效率的高低,而單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本中投資成本的大小能反映出組件經(jīng)濟(jì)成本投入的多少；考慮環(huán)境成本后,環(huán)境嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)模型計(jì)算得到的系統(tǒng)中物流單位嗾成本和單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本均增加,液體燃料、氫氣和電單位嗾成本分別增加了0.39%、0.77%和1.17%,單位嗾經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分別增加了0.20%、0.67%和1%。
[Abstract]:Energy crisis and environmental pollution are the double pressure that human society is facing. Biomass is the only renewable energy which can be converted into liquid fuel directly. The active development of biomass making liquid fuel technology is important to ensure our energy security and reduce greenhouse gas emissions. The liquid fuel system is the research object, and the system is analyzed and evaluated from three aspects of energy, economy and environment. First, this paper constructs a 500 ton / natural material fast pyrolysis supercritical ethanol extraction liquid fuel system (PY-USE) and biomass fast pyrolysis catalytic hydrogenation process for liquid fuel system (PY-CH), based on Aspen P LUS has established their process simulation model. The thermodynamic parameters (mass flow, heat flow, power consumption, chemical composition and concentration, enthalpy, entropy, etc.) are the basis of the system analysis. Then, this paper analyzes the PY-USE and PY-CH, and uses the thermodynamic parameters obtained by the simulation to calculate the physical distribution of the logistics. The whole system is divided into pre processing, biomass fast pyrolysis, bio oil quality and energy recovery and utilization of the four subsystems. The detailed analysis and efficiency calculation are carried out. The results show that the key to reduce the loss of the pre processing subsystem is to reduce the heat consumption in the drying process; fast pyrolysis of biomass. It is mainly caused by the pyrolysis reactor and the combustion process of coke and uncondensable gas. The efficiency of the biomass fast pyrolysis subsystem is 69.12% when all the products are regarded as the exergy, and the loss amount of the bio oil upgrading subsystem of PY-USE is obviously higher than that of the PY-CH, which is due to the heat consumption ratio of the bio oil supercritical ethanol. The efficiency of PY-USE and PY-CH is 88.37% and 89.94% respectively. The efficiency of the heat transfer system can be further improved, the efficiency of the energy recovery subsystem is 43.91%, and the discharge loss of the furnace is much greater than that of the steam turbine; from the point of view of the whole system, PY-USE and PY The efficiency of -CH is 48.69% and 38.14% respectively. The main sources of the loss are the biomass fast pyrolysis subsystem and the energy recovery subsystem. In order to investigate the economic performance of the liquid fuel system for rapid pyrolysis of biomass, the non co production of liquid fuel from PY-USE, PY-CH and biomass fast pyrolysis of supercritical ethanol is used in this paper. The technical and economic evaluation of the system (NCPY-USE) and the non co production system of liquid fuel by rapid pyrolysis of biomass (NCPY-CH) was evaluated. The cost of their investment was 810 million yuan, 495 million yuan, 625 million yuan, 375 million yuan respectively. The production cost of liquid fuel was 6052 RMB /t, 5111 RMB /t, 7741 RMB /t, and 6015 yuan /t. through sensitivity. For PY-USE and NCPY-USE, the main factors affecting the production cost of liquid fuel are the price of ethanol, the yield of bio oil and the consumption of catalyst. For PY-CH and NCPY-CH, the main factors affecting the production cost of liquid fuel are the yield of bio oil, the yield of liquid fuel and the price of biomass. Finally, the analysis and economic performance of the fuel production are analyzed and the economic performance. On the basis of the analysis, the economic model of PY-USE is established by using the theory of Jiong economic structure. The cost of the unit product unit and the cost of the unit are decomposed to analyze its composition, and the environmental impact of the system is quantified with the emission value and the environmental damage cost of the emission. The main result is that in the direction of the production process, the cost of the logistics unit and the economic cost of the unit are increasing gradually; the cost of the liquid fuel is 1.6119 kJ/kJ, and the cost of the hydrogen and electricity unit is 1.6119, 2., respectively. 8566 kJ/kJ and 5.4214 kJ/kJ, the cost of unit economics is 147.4 RMB /kJ, 180 RMB and 370 RMB /kJ, and the cost of the unit product unit is decomposed into fuel cost and cost loss. The size of the cost can reflect the efficiency of the component, and the cost of the investment in the economic cost of the unit can reflect the cost of the cost of the component. The cost of liquid fuels, hydrogen and electricity units increased by 0.39%, 0.77% and 1.17% respectively, and the unit cost of economics increased by 0.20%, 0.67% and 1%. respectively.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔亞兵,陳曉平,顧利鋒;常壓及加壓條件下生物質(zhì)熱解特性的熱重研究[J];鍋爐技術(shù);2004年04期

2 曹有為;王述洋;張劍;;轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)熱解裝置中熱載體加熱方案選擇與設(shè)計(jì)[J];林業(yè)勞動(dòng)安全;2006年02期

3 楊海平;陳漢平;王賢華;辛芬;張世紅;鄭楚光;;生物質(zhì)熱解研究的進(jìn)展[J];煤氣與熱力;2006年05期

4 趙廷林;王鵬;鄧大軍;舒?zhèn)?曹冬輝;;生物質(zhì)熱解研究現(xiàn)狀與展望[J];農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(新能源產(chǎn)業(yè));2007年05期

5 王賢華;陳漢平;王靜;辛芬;楊海平;;無機(jī)礦物質(zhì)鹽對(duì)生物質(zhì)熱解特性的影響[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2008年06期

6 胡松;孫路石;向軍;張軍營;李培生;付鵬;楊濤;陳巧巧;;非傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析法解析生物質(zhì)熱解過程[J];太陽能學(xué)報(bào);2008年08期

7 傅旭峰;仲兆平;;生物質(zhì)熱解液化工藝及其影響因素[J];能源研究與利用;2008年03期

8 張瑞霞;仲兆平;黃亞繼;;生物質(zhì)熱解液化技術(shù)研究現(xiàn)狀[J];節(jié)能;2008年06期

9 趙保峰;馬殿國;陳雷;孟光范;張杰;張曉東;;生物質(zhì)熱解模擬計(jì)算方法與應(yīng)用[J];山東科學(xué);2009年02期

10 林木森;蔣劍春;;生物質(zhì)熱解特性研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2009年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 朱錫鋒;鄭冀魯;郭慶祥;朱清時(shí);;生物質(zhì)熱解液化小試裝置研制及初步實(shí)驗(yàn)[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2004年

2 徐敬;賈青竹;王昶;李桂菊;劉康;;木材類生物質(zhì)熱解特性及動(dòng)力學(xué)研究[A];第三屆全國化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（下）[C];2006年

3 趙洪葉;孫俊環(huán);魏曉明;徐冬利;;生物質(zhì)熱解氣化工藝的能量平衡計(jì)算[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機(jī)械化道路——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊）[C];2008年

4 李永軍;易維明;柏雪源;何芳;李志合;;生物質(zhì)熱解液化工藝中風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的變化[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機(jī)械化道路——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊）[C];2008年

5 李在峰;雷廷宙;丁鳴;崔峻貞;胡建軍;;生物質(zhì)熱解制炭制氣系統(tǒng)研究[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2004年

6 朱錫鋒;鄭冀魯;郭慶祥;朱清時(shí);;生物質(zhì)熱解液化裝置研制及試驗(yàn)研究[A];2004“安徽制造業(yè)發(fā)展”博士科技論壇論文集[C];2004年

7 呂雪松;楊昌炎;姚建中;林偉剛;;生物質(zhì)熱解過程中含氮污染物前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化規(guī)律[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 魏平貴　陳灝;生物質(zhì)熱解脫焦脫碳技術(shù)化廢為寶[N];中國化工報(bào);2011年

2 記者 童慶;荊門市來我市考察綜改等工作[N];鄂州日報(bào);2014年

3 胡前龍;合肥秸稈煉“油”實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)[N];中國石化報(bào);2007年

4 李琮;萬噸級(jí)秸稈制油裝置可望達(dá)產(chǎn)[N];中國化工報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 黨丹;以酚油醚化為核心的生物質(zhì)熱解液提質(zhì)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(過程工程研究所);2015年

2 齊國利;生物質(zhì)熱解及焦油熱裂解的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 孫立;生物質(zhì)熱解制氫機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2008年

4 趙軍;懸浮流化式生物質(zhì)熱解液化裝置設(shè)計(jì)理論及仿真研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2008年

5 陳海翔;生物質(zhì)熱解的物理化學(xué)模型與分析方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

6 張宏雷;生物質(zhì)熱解還原制備一氧化錳的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

7 趙保峰;生物質(zhì)熱解中氧化鈣原位脫焦脫碳機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2014年

8 王述洋;生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)建模及錐式閃速熱解裝置設(shè)計(jì)理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2002年

9 徐俊明;生物質(zhì)熱解油分類精制基礎(chǔ)研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2009年

10 王爽;海藻生物質(zhì)熱解與燃燒的試驗(yàn)與機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 林祥;生物質(zhì)熱解乳化油噴霧質(zhì)量的理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究[D];長安大學(xué);2015年

2 孟清霞;堿改性HZSM-5催化劑對(duì)生物質(zhì)熱解影響研究[D];鄭州大學(xué);2015年

3 張海楠;揮發(fā)分與焦炭的交互反應(yīng)對(duì)生物質(zhì)熱解焦炭活性的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 黃蕩;生物質(zhì)熱解提質(zhì)制油系統(tǒng)的能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境復(fù)合模型研究[D];東南大學(xué);2015年

5 李濱;生物質(zhì)熱解實(shí)驗(yàn)及轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器設(shè)計(jì)理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2002年

6 徐進(jìn);生物質(zhì)熱解液化系統(tǒng)冷凝器堵塞問題實(shí)驗(yàn)研究[D];鄭州大學(xué);2009年

7 石海波;固定床生物質(zhì)熱解炭化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2013年

8 張清勇;生物質(zhì)熱解液化實(shí)驗(yàn)臺(tái)測溫系統(tǒng)及噴淋冷激裝置的研究[D];山東理工大學(xué);2006年

9 高希培;生物質(zhì)熱解液化實(shí)驗(yàn)研究及裝置改進(jìn)[D];鄭州大學(xué);2009年

10 賀心燕;生物質(zhì)熱解液化裝置及工藝研究[D];鄭州大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：2111771