生物质热解提质液体燃料综合评价研究

发布时间：2020-11-03 15:41

　　 寻求低能耗、低排放的新型车用燃料来替代传统化石燃料,减少石油依赖,寻求能源环境与经济的和谐发展是我国能源发展大势与当务之急。生物质快速热裂解技术被广泛视为最有前景的生物质转化利用技术之一,其产物生物热解油具有替代或部分替代车用燃料的巨大潜力,但需进行超临界介质下的催化提质以改进其低热值高粘度酸性的不足,实现生物油向内燃机用含氧液体燃料转化。 本文以国家重点发展计划(973计划)项目“生物质制取高品位液体燃料基础问题研究”(2013CB228100)为依托,开展了超临界乙醇介质下生物油向内燃机用提质燃油转化的内燃机应用分析和工艺能耗环境性能评估,综合考量了生物质热解超临界提质燃油作为车用化石燃料替代能源的前景。 本文评估对象为生物原油经减压蒸馏脱水处理,在超临界乙醇介质中提质改性并分离出的中质成分脱水制得提质燃油。基于课题组之前提质燃油的产率与成分分析结果,配置了具有较佳理想产物得率的三组模型油,在单缸汽油机上展开了掺烧燃油燃烧排放特性的研究。排放结果表明更高比例模型油掺烧对应更低的污染物HC与CO排放,NOx则略有上升。100%模型油HC与CO减少幅度分别达到33.4%和60.9%,NOx增加32.6%。模型油的试验结果显示生物提质燃油具有良好的汽油机应用潜力。 其次对提质燃油进行全生命周期分析,得到超临界乙醇提质制取生物油全流程总不可再生能耗0.295MJ/MJ,GHG排放为25.05g eq.CO2/MJ,两项指数均远低于传统汽柴油。其中由于较多的乙醇和电能消耗使得提质改性过程为最大化石能源消耗(占比37.94%)和GHG排放(占比40.91%)流程,但因随规模效应与二代纤维素乙醇技术的发展,能耗和排放指数有相当大的降低潜力。 进而对我国现阶段制取燃料乙醇、生物柴油的工艺进行进行化石能源消耗和GHG排放分析,将热解提质油全生命周期结果与上述生物质基燃料和汽柴油进行对比,得到热解提质生物油不可再生能耗与GHG排放两项指标低于木薯燃料乙醇54.6%和63.7%,低于纤维素乙醇28.0%和54.6%,低于生物柴油41.0%和51.8%,且明显优于汽柴油。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

再生能源相比其优势并不明显，生物质最大的优势在于它是唯一含碳的可再生资源，可以通过热化学、生物化学及光化学等转化方法制取液体和气体燃料[61。图1-1为目前生物燃料生产技术的发展现状。2

化床反应器，Ensyn的运输床和循环流化床反应器，荷兰Twente大学与BTG的旋转锥反应器等【181。生物原油改性提质后为一种潜在的交通运输燃料，生物原油应用途径如图1-3所示。< 余热 ‘、 ^ 分W ‘卜合化‘举品\ '(休产物 /, ,/ /' / ；.促质竹化乙一~^ iqjj燃料油热解放热 Z / A_— 快速热教解一?^液体产物^ 丨l.Lf拒热解故热 \ 似财几 // ：■炬1丨丨体产物I \|"“Y— 义一… ？ 卞物/.U炭图1-3生物原油的应用途径到目前为止关于生物质快速热裂解的相关研究有很多ll9，2。，2、大多集中在不同热裂解反应器的开发，生物质原料的变化及热裂解过程参数的优化，同时对模化物和不同生物质原料的快速热裂解动力学的相应研究也很多，主要集中在实验和模拟两方面。6

率高（103-105°C/s)、气相停留时间极短（小于2s)时，中间液态产物分子会在生成气体前冷凝而得到高比例液体生物油。图2-1显示了浙江大学生物油流化床快速热裂解工艺流程图。生物原油制取流程为包括干燥、粉碎、热解、产物分离和收集过程。由流化床制取生物裂解油详细步骤为：1)将原料含水率经干燥降低在10%以下。2)针对不同反应器将原料粉碎处理，其中流化床反应器物料粒径需粉碎至小于2rnm。3)预处理后物料投入料仓，带流化床温度稳定在450-55(rC且幵始流化后螺旋进料器开始加料，同时输送系统配风。4)生物质热裂解反应后挥发分经二级旋风分离器分离焦炭，于冷凝系统中凝成生物油落入油液分离器，下部分为密度较大的产物生物油。r*"~j ^ 1 A “ '矣‘‘‘Vi n I fU ft ftak] ■ 撙出L抖斗2,整合式给料装置3.流化床反应器4,—级旋风分离器5—二级慶風分离器6.炭过滤器7
【共引文献】

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本文编号：2868770