能源化工过程生态生命周期评价基础理论与应用

发布时间：2017-09-17 04:24

  本文关键词：能源化工过程生态生命周期评价基础理论与应用

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【摘要】：能源化工产业是经济社会运行的基础之一,为国民经济和人民生活提供了各种不可或缺的产品和服务。但能源化工高消耗、高污染的问题也为人类健康、社区安全以及生态环境带来了危害。随着政府、企业与个人对于绿色环保可持续的意识不断增强,传统的仅考虑产品生产及工业供应链的研究评价方法不再满足决策者的信息需求。需要从产品的整个生态与工业供应链角度,探讨过程生态生命周期的资源利用效率及生态环境影响。然而,目前能源化工的过程系统工程研究主要集中在过程单元、产品生命周期和经济系统尺度,对于生态系统尺度的可持续性量化研究则相对空白。本文以能源化工系统为主要研究对象,从资源、经济和环境等因素相结合的角度切入,对能源化工生态尺度可持续性评价的理论方法和技术进行了探索性的研究。针对能源化工系统能耗和能源效率量度基准的问题,本文讨论了工业累积(火用)耗分析和能值分析的理论局限性和互补性。通过引入生态累积(火用)耗分析方法,将累积(火用)耗分析和能值分析相结合,从生态尺度,确立起以太阳(火用)当量为基础的能源化工资源能源问题统一的量度基准。而经济投入和环境污染问题同样是能源化工可持续性研究不可忽略的重要方面。为将资源、经济和环境各方面的因素在统一的基准上进行对比研究,本文对生态累积(火用)耗分析方法进一步拓展,构建了囊括资源、经济、环境三要素的能源化工生态累积(火用)耗分析模型。以拓展的生态累积(火用)耗模型作为对过程系统生态负载、生态代价的一种具体量化。为各种资源消耗问题、各种资本投入问题、各种污染物危害问题的对比和集成提供了一套科学理论依据。同时,为使生态累积(火用)耗分析更加便于工业决策应用,本文提出了以货币为量纲的生态生命周期成本指标。通过揭示生态生命周期成本与生态累积(火用)耗分析、工业成本核算的内在联系,实现热力学能流与经济学货币流的相互换算和统一。在生态累积(火用)耗模型和生态生命周期成本的基础上,定义了能源化工生态生命周期评价方法的理论框架。为从生态尺度研究、评价不同过程系统在包括资源、经济、环境等方面的影响和可持续性问题提供了一套完整的系统化方案。本文最后以不同原料车用燃油生产路线的对比评价为例,验证了生态生命周期评价方法应用于具体能源化工可持续性研究的可行性和价值。并且通过评价指出:生物质合成油的生态生命周期成本极低,仅为常规燃油1/3,从长远角度将对车用燃油行业的可持续发展十分有益。而煤基合成油虽经济效益较好,但远不足以弥补其在资源消耗和环境污染上造成的生态损失,其生态生命周期成本高达常规燃油2倍,急需技术改进。以此为相应车用燃油产业的发展优化提供明确的数据指导。
【关键词】：可持续性 生态生命周期评价 生态累积(火用)耗 生态生命周期成本 能源化工过程
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK01;TQ01
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-25
• 第一章 绪论25-43
• 1.1 研究背景25-29
• 1.1.1 能源化工发展现状25-27
• 1.1.2 可持续发展、绿色化工与循环经济27-29
• 1.2 能源化工过程的系统研究29-33
• 1.2.1 过程系统工程29-31
• 1.2.2 能源化工系统可持续性研究的多尺度特征31-33
• 1.3 能源化工系统的分析方法研究33-39
• 1.3.1 过程热力学分析33-35
• 1.3.2 生命周期评价35-36
• 1.3.3 生命周期热力学研究36-37
• 1.3.4 能值研究37-39
• 1.4 现有研究方法的不足和本课题研究的引入39-40
• 1.5 论文主要研究内容和创新点40-43
• 第二章 化工系统能源消耗的基准43-67
• 2.1 工业累积(火用)耗分析与能值分析43-50
• 2.1.1 累积(火用)耗分析45-47
• 2.1.2 能值分析47-50
• 2.2 生态累积(火用)耗分析50-60
• 2.2.1 生态累积(火用)耗的多产品分配规则51-53
• 2.2.2 生态累积(火用)耗的网络代数53-57
• 2.2.3 生态累积(火用)耗分析与传统能源分析方法的联系和区别以及其优势57-60
• 2.3 示例性案例分析60-65
• 2.3.1 燃气锅炉60-63
• 2.3.2 太阳能锅炉63-65
• 2.3.3 各种分析方法的结果比较和讨论65
• 2.4 本章小结65-67
• 第三章 生态累积(火用)耗分析的拓展67-85
• 3.1 生命周期研究方法67-72
• 3.1.1 常规生命周期评价68-71
• 3.1.2 生命周期成本分析71-72
• 3.2 经济投入与污染物因素的生态累积(火用)耗72-81
• 3.2.1 社会经济投入的生态累计(火用)耗计量72-76
• 3.2.2 环境污染危害的生态累计(火用)耗计量76-81
• 3.3 拓展的生态累积(火用)耗模型81-84
• 3.4 本章小结84-85
• 第四章 生态生命周期成本与生态生命周期评价85-106
• 4.1 生态生命周期成本85-89
• 4.1.1 生态生命周期成本的定义85-87
• 4.1.2 生态生命周期成本与传统工业成本核算的关系87-89
• 4.2 生态生命周期评价89-93
• 4.2.1 生态生命周期评价的理论框架89-90
• 4.2.2 生态生命周期评价的各个阶段90-93
• 4.3 示例性案例分析93-104
• 4.3.1 模型与数据93-94
• 4.3.2 生命周期清单与生命周期成本94-96
• 4.3.3 生态累积(火用)耗和生态生命周期成本96-101
• 4.3.4 结果解释和讨论101-104
• 4.4 本章小结104-106
• 第五章 生物质合成油与煤基合成油生态生命周期评价106-139
• 5.1 合成油技术及发展现状107-112
• 5.1.1 费托合成油发展现状107-109
• 5.1.2 气化反应109-110
• 5.1.3 费托合成反应110-112
• 5.2 过程模型构建与数据假设112-116
• 5.2.1 合成油过程模型112-114
• 5.2.2 合成油成本核算基准114-116
• 5.3 结果分析和讨论116-137
• 5.3.1 生命周期清单分析116-118
• 5.3.2 生产成本分析118-119
• 5.3.3 生命周期成本分析119-122
• 5.3.4 生态生命周期成本分析122-131
• 5.3.5 不确定性分析131-137
• 5.4 本章小结137-139
• 结论与展望139-141
• 参考文献141-153
• 攻读博士学位期间取得的研究成果153-155
• 致谢155-156
• 附件156

【参考文献】

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本文编号：867242