微藻热解特性分析及其资源化利用生命周期评价

发布时间：2020-06-04 22:55

【摘要】： 生物质是地球上最普遍的一种可再生能源资源,它包括林业生物质、能源作物、农业废弃物、水生植物、城市垃圾和人畜粪便等。在这些可利用的生物质能中,微藻有着高光合作用效率、高产量和快速生长的优点,因此被认为是优良的可再生能源。虽然微藻生物质由于其高热值能直接用作固体燃料,但是将其用合理的方式加以转化利用后能更加对环境有利。微藻的工业成分分析和元素分析,得到微藻热解的基本性质,其含碳量较高,热值跟一般的煤炭相当,具有很好的燃料潜值,挥发份比例较高,易被引燃,含氧量较多,易燃烧,燃烧时可以相对减少空气供给。采用热重分析法测得了不同升温速率下TG和DTG曲线,升温速率对微藻的挥发分初析温度、热解动力学参数和热解特性指数产生不同程度的影响。随着升温速率的增加,相应的起始分解温度、最大失重率以及最大失重速率对应的温度均有一定程度的提高,其中最大失重速率增加的最为明显,但是活化能是随升温速率的增加而减小。本文依据生命周期评价的技术框架的原则,对微藻甲醇燃料从种植、甲醇制取、运输和终端利用进行评价分析。从生命周期清单的敏感性分析可以看出气体排放物CO2会随着微藻产出的增加(减少)而减少(增加),生物质微藻对温室气体的减排CO2有着及其重要的作用,需要大力提倡生物质能用的利用。微藻的能量转换效率,其产生能量与消耗能量的比值是1.24,说明这个过程是有利的。主要的能量消耗过程是微藻培养和处理过程,若直接使用现有微藻作为原料,将可以使能量效率的值更高。微藻甲醇燃料全生命周期的环境影响是73.281PET2000,对环境的主要影响为光化学合成。通过对微藻气化发电进行生命周期评价,可以发现资源消耗中煤依然是为主要部分,占98.7%,远远大于油的消耗,这是我国以煤为主的能源结构决定的,较真实的反映了我国能源结构中煤消耗量占据主要地位的状况。微藻类气化发电对环境影响最大的就是粉尘,其次是温室气体导致的全球变暖,酸化以及水体的富营养化紧随其后。微藻资源利用的局地性影响远远大于全球性影响,而地区性影响最小,对环境的负作用较小,是一种值得推广的生物质能源。
【图文】：

模型图,影响评价,生命周期,模型

华南理工大学硕士学位论文生物质种植生长生物质运输生物质转化利用影响评价阶段实质上是对清单分析阶段的数据进行定性或是定量排序的一个过程，通过评估每一具体环境交换对已确定的环境影响类型的贡献强度来解释清单数据。影响评价包括四个技术步骤[37]，如图 2.3 表示。

失重曲线,微藻,热解,失重曲线

图 3-2 微藻在不同升温速率下的热解失重曲线Fig.3-2 TG curves of microalgae at different heating rate由图 3-2 和图 3-3 可知，在一定的升温速率情况下，随着温度的升高，微藻热为三个阶段：第 1 阶段从始温到 150℃，失重较为微弱，，TG曲线缓慢下降，D现一小峰，失重百分数约为 4%，该阶段失重主要是由于自由水分的析出，可藻粉的干燥阶段，是吸热阶段；第 2 阶段温度范围为 150~550℃，这一阶段的明显，是生物质热解的主要阶段，TG曲线急剧下降，DTG曲线出现一较大峰度 350℃处失重速率达到最大值。该阶段失重量高达 50%以上，为藻粉的主要段，蛋白质和多糖类有机大分子大量热分解，生成挥发性物质和碳；第 3 阶950℃，TG曲线缓慢下降，DTG曲线几乎呈水平状，失重量趋于平缓比第 2 阶，在此阶段生物质热解生成部分炭和灰分，这一阶段是放热阶段。对于其他的究表明[43, 44]，在 250 ~500℃发生的热解是纤维素、半纤维素及木质素等生物质成分热解叠加的结果。纤维素主要热分解区域在 250~500℃，热解后碳量较少
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK6

【引证文献】