發(fā)布時間：2018-07-10 03:01

  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)為研究對象,從能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三個角度對系統(tǒng)進(jìn)行分析和評價。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)計算物流的物理嗾和化學(xué)嗾,將整個系統(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子系統(tǒng),分別進(jìn)行了詳細(xì)嗾損分析和嗾效率計算。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,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%,對換熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計可使嗾效率進(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)評價。計算得到它們的投資費用分別為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格、生物油產(chǎn)率和催化劑消耗量；對于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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

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本文編號：2111771