微藻燃烧热解特性研究及其与煤混合发电可行性分析
发布时间：2021-06-28 10:45
随着化石能源开采、消耗导致能源储量减少,以及开采利用过程中造成严重的环境污染和破坏,寻找新的替代能源尤为迫切,其中可再生能源一直受到关注。水生微藻作为可再生能源——生物质能的重要组成之一,不仅具有来源广泛、光合效率高、不占用耕地等优点,且与传统能源利用方式相似。但与煤炭相比,微藻存在水分含量高、着火不稳定等问题,因此需对微藻进行预处理。本文对比和分析了不同预处理方法对微藻燃烧和热解特性的影响,为微藻的高效利用提供参考。本文以小球藻（微藻的一种）作为研究对象,通过热重分析仪研究小球藻的失重特性,分析不同干燥方法和干燥时间对不同升温速率下燃烧特性和热解特性的影响,建立反应的动力学模型,并与传统干燥方法进行分析比较;此外,通过生命周期分析和成本估算将小球藻与煤混合燃烧发电系统与传统燃煤发电系统进行对比,分析小球藻与煤混合燃烧发电系统的优劣。本文的主要结论如下:（1）随着微波干燥时间的增加,综合燃烧热解特性指数S增大,且燃烧中微波干燥30min和40min的S高于传统干燥;热解中微波干燥的S均高于传统干燥的S,表明微波干燥方法能够提高小球藻的燃烧、热解特性;（2）随着β值的增加,Ti...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微波干燥过程示意图
广西大学硕士（工程硕士）学位论文微藻燃烧热解特性研究及其与煤混合发电可行性分析41.3生物质能的利用生物质分布广、产量大、可再生，可用于制备生物基能源、生物基材料和生物基化学品，也可将其利用现代技术转化为固体和气体形式的清洁能源。生物质的转化途径有两种，即生化途径和热化学途径，图1-2详细显示了生物质能的来源和主要利用方式。与生化途径相比，热化学途径具有一定的优势，如整个利用生物质、更快的动力学和原料的灵活性[15]。热化学途径大致上分为三种：燃烧、热解和气化；其中燃烧和热解又是利用生物质作为能源的两种重要途径，是用于工业生产有效的生物质利用技术[16]。图1-2生物质能的来源和主要利用方式Fig.1-2Thesourceandmainutilizationofbiomassenergy1.3.1燃烧燃烧（Combustion）是物体快速氧化产生光和热的过程，本质是氧化还原反应，燃烧需要可燃物、助燃物及温度达到着火点三个要素[17]。近代的连锁反应理论将燃烧解释为游离基发光、放热的链式反应，这个反应分为“链引发”、“链传递”、“链终止”三个阶段。目前，人类所使用的化石燃料主要是煤、石油和天然气，其中电厂锅炉燃料燃烧发电基本使用煤，工业锅炉燃料是石油和天然气，而使化石燃料能够在这些地方利用起来的方式就是燃烧，燃烧是化石能源最直接有效的利用方式，将以前存储的太阳能通过发光放热的化学方式转化为所需要的热能和动能，产生的能量是工厂生产所需能量的主要部分[18]。相对于烧煤来说，生物质硫含量低，燃烧过程中的SOx排放量较少，具有较低的污染性，其二氧化碳排放量也近似等于成长过程中的吸收量，对减轻温室效应
广西大学硕士（工程硕士）学位论文微藻燃烧热解特性研究及其与煤混合发电可行性分析6的影响，是最具有说服力的碳足迹的评价方法。基于ISO国际标准，一套完整生命周期评价的基本技术方法包括四个部分[24]：评价对象的目标及其所涉及的范围定义；资源、能源消耗和对环境排放的清单分析；整个过程造成的环境影响评价；对评价所得的结果进行解释和分析，其技术框架如图1-3所示。LCA评价的目标和范围定义是生命周期评价的第一步，是开始的最关键一步，决定着评价的深度和广度。目标定义详细的展现生命周期评价的理由和目的；范围的界定保证研究的详尽程度与目标一致[25]。清单分析是量化并分析产品或者系统在生命周期各个阶段中的消耗和排放数据，包括数据的收集和计算，使系统的输入数据和输出数据达到量化并与定义的功能单元相关联的目的。图1-3生命周期技术框架Fig.1-3Lifecycletechnologyframework总之，燃烧特性、热解特性与生命周期评价是评价生物质品质的重要参考依据，也是配套设备设计开发及方式优化的重要理论依据[26]，而生物质的干燥预处理研究为生物质的燃烧和热解提供前提保障。因此，由于生物质具有诸多优点，国内外各大企业、院校、科研单位等机构的研究工作者开展了大量实验，燃烧、热解、混合燃烧和混合热解都是其中的焦点，并对微藻、秸秆、蔗渣等生物质的燃烧热解特性以及生物质的干燥处理进行大量研究和实验数据分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]农林废弃生物质的热解特性及动力学研究[J]. 严云,刘洪,曹芮,杨红,易国萍. 化工新型材料. 2020(01)
[2]基于热重分析法的生物质变温热解特性实验研究[J]. 陈梅倩,胡德豪,黄友旺. 华北电力大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]生物质能发电技术的应用发展前景研究[J]. 王鹏恒,向腾飞,张晨. 科技经济导刊. 2019(33)
[4]热风和微波干燥对煤泥品质的影响[J]. 闫业成,井传明,宋占龙,赵希强,王文龙,毛岩鹏,孙静. 化工进展. 2019(S1)
[5]利用褐煤热解制备一氧化碳的热力学以及动力学研究[J]. 杨杰,马丽萍,王立春,彭雨惠,杨静,陈基业. 化学世界. 2019(10)
[6]汽油燃烧清洁性、安定性与烃族组成关系研究[J]. 黄风林,宋明明. 石油化工应用. 2019(10)
[7]中国新能源产业发展存在的问题及对策[J]. 姚劲. 科技创新与应用. 2019(30)
[8]玉米芯低温热解特性研究[J]. 梁宏宝,王永胜,王鸿宇,刘洪延. 生物资源. 2019(05)
[9]煤的热解行为及硫的脱除研究[J]. 述子青,刘宁. 化工管理. 2019(27)
[10]油田油泥热解焦掺混微藻渣燃烧实验研究[J]. 王振通,巩志强,王振波,房佩文,孟凡志,韩东. 石油学报(石油加工). 2019(04)
博士论文
[1]城市生活垃圾与棉秆成型燃料混合燃烧特性研究[D]. 李永玲.合肥工业大学 2017
[2]微藻及其与煤的混合热解燃烧特性研究[D]. 陈春香.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]生物质焦和煤混合燃烧及排放特性研究[D]. 张坡.中国科学技术大学 2018
[2]蔗渣与煤混合燃烧特性研究及发电经济性分析[D]. 陈峰.广西大学 2018
[3]燃煤电站环保装备运行成本效益研究[D]. 金侃.浙江大学 2016
[4]微藻热解特性分析及其资源化利用生命周期评价[D]. 刘竞.华南理工大学 2010
本文编号：3254178
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微波干燥过程示意图
广西大学硕士（工程硕士）学位论文微藻燃烧热解特性研究及其与煤混合发电可行性分析41.3生物质能的利用生物质分布广、产量大、可再生，可用于制备生物基能源、生物基材料和生物基化学品，也可将其利用现代技术转化为固体和气体形式的清洁能源。生物质的转化途径有两种，即生化途径和热化学途径，图1-2详细显示了生物质能的来源和主要利用方式。与生化途径相比，热化学途径具有一定的优势，如整个利用生物质、更快的动力学和原料的灵活性[15]。热化学途径大致上分为三种：燃烧、热解和气化；其中燃烧和热解又是利用生物质作为能源的两种重要途径，是用于工业生产有效的生物质利用技术[16]。图1-2生物质能的来源和主要利用方式Fig.1-2Thesourceandmainutilizationofbiomassenergy1.3.1燃烧燃烧（Combustion）是物体快速氧化产生光和热的过程，本质是氧化还原反应，燃烧需要可燃物、助燃物及温度达到着火点三个要素[17]。近代的连锁反应理论将燃烧解释为游离基发光、放热的链式反应，这个反应分为“链引发”、“链传递”、“链终止”三个阶段。目前，人类所使用的化石燃料主要是煤、石油和天然气，其中电厂锅炉燃料燃烧发电基本使用煤，工业锅炉燃料是石油和天然气，而使化石燃料能够在这些地方利用起来的方式就是燃烧，燃烧是化石能源最直接有效的利用方式，将以前存储的太阳能通过发光放热的化学方式转化为所需要的热能和动能，产生的能量是工厂生产所需能量的主要部分[18]。相对于烧煤来说，生物质硫含量低，燃烧过程中的SOx排放量较少，具有较低的污染性，其二氧化碳排放量也近似等于成长过程中的吸收量，对减轻温室效应
广西大学硕士（工程硕士）学位论文微藻燃烧热解特性研究及其与煤混合发电可行性分析6的影响，是最具有说服力的碳足迹的评价方法。基于ISO国际标准，一套完整生命周期评价的基本技术方法包括四个部分[24]：评价对象的目标及其所涉及的范围定义；资源、能源消耗和对环境排放的清单分析；整个过程造成的环境影响评价；对评价所得的结果进行解释和分析，其技术框架如图1-3所示。LCA评价的目标和范围定义是生命周期评价的第一步，是开始的最关键一步，决定着评价的深度和广度。目标定义详细的展现生命周期评价的理由和目的；范围的界定保证研究的详尽程度与目标一致[25]。清单分析是量化并分析产品或者系统在生命周期各个阶段中的消耗和排放数据，包括数据的收集和计算，使系统的输入数据和输出数据达到量化并与定义的功能单元相关联的目的。图1-3生命周期技术框架Fig.1-3Lifecycletechnologyframework总之，燃烧特性、热解特性与生命周期评价是评价生物质品质的重要参考依据，也是配套设备设计开发及方式优化的重要理论依据[26]，而生物质的干燥预处理研究为生物质的燃烧和热解提供前提保障。因此，由于生物质具有诸多优点，国内外各大企业、院校、科研单位等机构的研究工作者开展了大量实验，燃烧、热解、混合燃烧和混合热解都是其中的焦点，并对微藻、秸秆、蔗渣等生物质的燃烧热解特性以及生物质的干燥处理进行大量研究和实验数据分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]农林废弃生物质的热解特性及动力学研究[J]. 严云,刘洪,曹芮,杨红,易国萍. 化工新型材料. 2020(01)
[2]基于热重分析法的生物质变温热解特性实验研究[J]. 陈梅倩,胡德豪,黄友旺. 华北电力大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]生物质能发电技术的应用发展前景研究[J]. 王鹏恒,向腾飞,张晨. 科技经济导刊. 2019(33)
[4]热风和微波干燥对煤泥品质的影响[J]. 闫业成,井传明,宋占龙,赵希强,王文龙,毛岩鹏,孙静. 化工进展. 2019(S1)
[5]利用褐煤热解制备一氧化碳的热力学以及动力学研究[J]. 杨杰,马丽萍,王立春,彭雨惠,杨静,陈基业. 化学世界. 2019(10)
[6]汽油燃烧清洁性、安定性与烃族组成关系研究[J]. 黄风林,宋明明. 石油化工应用. 2019(10)
[7]中国新能源产业发展存在的问题及对策[J]. 姚劲. 科技创新与应用. 2019(30)
[8]玉米芯低温热解特性研究[J]. 梁宏宝,王永胜,王鸿宇,刘洪延. 生物资源. 2019(05)
[9]煤的热解行为及硫的脱除研究[J]. 述子青,刘宁. 化工管理. 2019(27)
[10]油田油泥热解焦掺混微藻渣燃烧实验研究[J]. 王振通,巩志强,王振波,房佩文,孟凡志,韩东. 石油学报(石油加工). 2019(04)
博士论文
[1]城市生活垃圾与棉秆成型燃料混合燃烧特性研究[D]. 李永玲.合肥工业大学 2017
[2]微藻及其与煤的混合热解燃烧特性研究[D]. 陈春香.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]生物质焦和煤混合燃烧及排放特性研究[D]. 张坡.中国科学技术大学 2018
[2]蔗渣与煤混合燃烧特性研究及发电经济性分析[D]. 陈峰.广西大学 2018
[3]燃煤电站环保装备运行成本效益研究[D]. 金侃.浙江大学 2016
[4]微藻热解特性分析及其资源化利用生命周期评价[D]. 刘竞.华南理工大学 2010
本文编号：3254178
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