微藻及其与煤的混合热解燃烧特性研究
发布时间：2021-11-12 16:04
地球上生物质资源相当丰富，开发和利用生物质能不仅可以缓解由于经济发展所产生的能源危机问题，还可以缓解环境问题。然而，第一代生物燃料，主要来自于食用农作物和油料作物，由于生物产量较小、占用耕地，且随着天气变化越来越严重以及经济的快速增长对能源的需求越来越多，促使更多的专家和学者把精力集中到第二代生物燃料—微藻上。与传统生物燃料相比，藻类生物燃料具有油脂含量高、生长速度快、生长周期短、环境适应性强、不占用耕地、具有二氧化碳减排效应等优点，被公认为是在众多生物质资源中最有潜力替代化石燃料的生物质资源。目前世界各国都在致力于微藻能源化利用的研究。本文利用自行改进的干燥箱、以及热重分析仪和微波炉等实验设备对绿色淡水藻的一种—小球藻的特性进行实验研究和理论分析；利用生命周期评价方法，对燃煤电厂采用两种二氧化碳减排技术进行分析和评价，并对回收的二氧化碳用于微藻的培养进行探讨，从中得到多项具有重要意义的结论。通过对小球藻的含水率、干燥厚度以及干燥温度的研究，得出小球藻在不同干燥条件下的干燥规律；十种常用的薄层干燥模型中，Two term model模型的拟合效果最好；小球藻的有效湿份扩散系数为3.36...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.1.1 发展生物质能的背景和意义
1.1.2 生物质能利用技术的研究背景和意义
1.1.3 微藻生物质能开发的背景和意义
1.2 国内外微藻能源化利用研究现状
1.2.1 国外微藻能源化利用研究现状
1.2.2 国内微藻能源化利用研究现状
1.3 研究课题的确定及总体研究思路
1.3.1 研究基础与课题来源
1.3.2 总体思路和研究方法
第二章 微藻干燥特性及动力学模型研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验装置及设备
2.2.2 实验材料
2.2.3 实验步骤
2.2.4 干燥曲线的数学模型
2.3 实验结果与分析
2.3.1 不同含水率下微藻干燥特性分析
2.3.2 不同厚度下微藻干燥特性分析
2.3.3 不同干燥温度下微藻干燥特性分析
2.3.4 干燥模型的求解结果
2.3.5 干燥扩散系数
2.3.6 活化能
2.4 本章小结
第三章 微藻微波热解特性研究
3.1 前言
3.2 实验设备、材料及方法
3.2.1 实验设备
3.2.2 实验材料
3.2.3 实验方法
3.3 实验结果与分析
3.3.1 不同微波功率的影响
3.3.2 不同催化剂的对比研究
3.3.3 不同活性炭用量的对比研究
3.3.4 不同固体残渣含量的影响
3.3.5 不同原料用量的对比研究
3.4 本章小结
第四章 微藻与煤的混合热解特性研究
4.1 前言
4.2 实验设备、材料及方法
4.2.1 实验设备
4.2.2 实验材料
4.2.3 实验方法
4.3 热解表观动力学模型
4.4 结果和讨论
4.4.1 小球藻及其与煤的混合热解
4.4.2 评价小球藻和煤之间的协同作用
4.4.3 不同混合比对热解特性的影响
4.4.4 升温速率对混合物热解过程的影响
4.5 动力学结果分析
4.6 本章小结
第五章 微藻富氧燃烧特性及动力学分析
5.1 前言
5.2 实验设备、材料及方法
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验材料
5.2.3 实验方法
5.2.4 热解表观动力学模型
5.3 结果和讨论
5.3.1 TG 和 DTG 曲线分析
5.3.2 矿物质含量对小球藻燃烧失重量的影响
5.3.3 氧气浓度对小球藻燃烧过程的影响
5.4 动力学参数分析
5.5 本章小结
第六章 电厂回收CO_2用于微藻培养的研究
6.1 前言
6.2 方法
6.3 目标和范围的界定
6.3.1 研究对象与系统边界
6.3.2 功能单位
6.3.3 数据收集和时效性
6.4 生命周期调查分析
6.4.1 煤的开采和洗选
6.4.2 发电设备的生产过程
6.4.3 制氧设备和氧气的生产过程
6.4.4 电力生产过程
6.4.5 材料的运输过程
6.4.6 二氧化碳回收过程
6.4.7 富氧燃烧发电系统的生命周期清单分析
6.5 生命周期影响评价
6.5.1 环境影响潜值计算
6.5.2 环境影响潜值的标准化和加权评估
6.6 生命周期影响评价的结果分析
6.6.1 能源消耗
6.6.2 特征化
6.6.3 标准化和加权评估
6.6.4 环境影响负荷
6.6.5 敏感性分析
6.7 富氧燃烧与燃烧后回收CO_2的对比和分析
6.8 微藻减排CO_2
6.9 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物固定高浓度CO2技术的研究进展[J]. 杨闯,岳丽宏,康阿青. 青岛理工大学学报. 2012(01)
[2]微藻减排CO2制备生物柴油的研究进展[J]. 杨忠华,李方芳,曹亚飞,赵燕,陈庚华,周云川,周卫,侯亚利. 生物加工过程. 2012(01)
[3]微藻生物技术产业前景和研发策略分析[J]. 李健,张学成,胡鸿钧,王广策. 科学通报. 2012(01)
[4]试论煤化工发展中的CO2减排[J]. 吴加武. 石油化工技术与经济. 2011(06)
[5]高密度培养小球藻去除CO2的研究[J]. 李环,王翠,王钦琪,高浩峰,韦萍. 环境科学与技术. 2011(11)
[6]二氧化碳的“绿色”前景[J]. 毕新忠,沈海滨. 世界环境. 2011(05)
[7]二氧化碳减排产柴油微藻培养体系研究进展[J]. 苏鸿洋,周雪飞,夏雪芬,孙振,张亚雷. 生物工程学报. 2011(09)
[8]微藻应用于煤炭烟气减排的研究进展[J]. 徐少琨,张峰,向文洲,吴园涛,任小波. 地球科学进展. 2011(09)
[9]微藻生物技术在二氧化碳减排和生物柴油生产中的应用研究进展[J]. 李健,王广策. 海洋科学. 2011(07)
[10]玉米秸秆微波热解研究[J]. 杨昌炎,吴祯祯,郑冬洁,丁一刚,吴元欣. 武汉工程大学学报. 2011(06)
博士论文
[1]农作物秸秆微波热解实验及机理研究[D]. 赵希强.山东大学 2010
[2]我国核电与煤电的外部成本研究[D]. 姜子英.清华大学 2008
硕士论文
[1]竹废料微波辅助裂解制备生物柴油抗氧化剂的研究[D]. 李瑞贞.南昌大学 2010
[2]小麦秸秆微波热解产物特性研究[D]. 刘洪贞.山东大学 2010
[3]整包秸秆的微波热解特性研究[D]. 王涛.山东大学 2008
[4]生物质（稻壳）微波热解研究[D]. 王凤旵.安徽理工大学 2008
[5]竹废料微波裂解及其产物性质的研究[D]. 罗爱香.南昌大学 2007
[6]生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究[D]. 徐婧.浙江大学 2006
[7]南瓜籽薄层干燥和振动流化干燥特性的试验研究[D]. 裴静.中国农业大学 2001
本文编号：3491248
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.1.1 发展生物质能的背景和意义
1.1.2 生物质能利用技术的研究背景和意义
1.1.3 微藻生物质能开发的背景和意义
1.2 国内外微藻能源化利用研究现状
1.2.1 国外微藻能源化利用研究现状
1.2.2 国内微藻能源化利用研究现状
1.3 研究课题的确定及总体研究思路
1.3.1 研究基础与课题来源
1.3.2 总体思路和研究方法
第二章 微藻干燥特性及动力学模型研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验装置及设备
2.2.2 实验材料
2.2.3 实验步骤
2.2.4 干燥曲线的数学模型
2.3 实验结果与分析
2.3.1 不同含水率下微藻干燥特性分析
2.3.2 不同厚度下微藻干燥特性分析
2.3.3 不同干燥温度下微藻干燥特性分析
2.3.4 干燥模型的求解结果
2.3.5 干燥扩散系数
2.3.6 活化能
2.4 本章小结
第三章 微藻微波热解特性研究
3.1 前言
3.2 实验设备、材料及方法
3.2.1 实验设备
3.2.2 实验材料
3.2.3 实验方法
3.3 实验结果与分析
3.3.1 不同微波功率的影响
3.3.2 不同催化剂的对比研究
3.3.3 不同活性炭用量的对比研究
3.3.4 不同固体残渣含量的影响
3.3.5 不同原料用量的对比研究
3.4 本章小结
第四章 微藻与煤的混合热解特性研究
4.1 前言
4.2 实验设备、材料及方法
4.2.1 实验设备
4.2.2 实验材料
4.2.3 实验方法
4.3 热解表观动力学模型
4.4 结果和讨论
4.4.1 小球藻及其与煤的混合热解
4.4.2 评价小球藻和煤之间的协同作用
4.4.3 不同混合比对热解特性的影响
4.4.4 升温速率对混合物热解过程的影响
4.5 动力学结果分析
4.6 本章小结
第五章 微藻富氧燃烧特性及动力学分析
5.1 前言
5.2 实验设备、材料及方法
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验材料
5.2.3 实验方法
5.2.4 热解表观动力学模型
5.3 结果和讨论
5.3.1 TG 和 DTG 曲线分析
5.3.2 矿物质含量对小球藻燃烧失重量的影响
5.3.3 氧气浓度对小球藻燃烧过程的影响
5.4 动力学参数分析
5.5 本章小结
第六章 电厂回收CO_2用于微藻培养的研究
6.1 前言
6.2 方法
6.3 目标和范围的界定
6.3.1 研究对象与系统边界
6.3.2 功能单位
6.3.3 数据收集和时效性
6.4 生命周期调查分析
6.4.1 煤的开采和洗选
6.4.2 发电设备的生产过程
6.4.3 制氧设备和氧气的生产过程
6.4.4 电力生产过程
6.4.5 材料的运输过程
6.4.6 二氧化碳回收过程
6.4.7 富氧燃烧发电系统的生命周期清单分析
6.5 生命周期影响评价
6.5.1 环境影响潜值计算
6.5.2 环境影响潜值的标准化和加权评估
6.6 生命周期影响评价的结果分析
6.6.1 能源消耗
6.6.2 特征化
6.6.3 标准化和加权评估
6.6.4 环境影响负荷
6.6.5 敏感性分析
6.7 富氧燃烧与燃烧后回收CO_2的对比和分析
6.8 微藻减排CO_2
6.9 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物固定高浓度CO2技术的研究进展[J]. 杨闯,岳丽宏,康阿青. 青岛理工大学学报. 2012(01)
[2]微藻减排CO2制备生物柴油的研究进展[J]. 杨忠华,李方芳,曹亚飞,赵燕,陈庚华,周云川,周卫,侯亚利. 生物加工过程. 2012(01)
[3]微藻生物技术产业前景和研发策略分析[J]. 李健,张学成,胡鸿钧,王广策. 科学通报. 2012(01)
[4]试论煤化工发展中的CO2减排[J]. 吴加武. 石油化工技术与经济. 2011(06)
[5]高密度培养小球藻去除CO2的研究[J]. 李环,王翠,王钦琪,高浩峰,韦萍. 环境科学与技术. 2011(11)
[6]二氧化碳的“绿色”前景[J]. 毕新忠,沈海滨. 世界环境. 2011(05)
[7]二氧化碳减排产柴油微藻培养体系研究进展[J]. 苏鸿洋,周雪飞,夏雪芬,孙振,张亚雷. 生物工程学报. 2011(09)
[8]微藻应用于煤炭烟气减排的研究进展[J]. 徐少琨,张峰,向文洲,吴园涛,任小波. 地球科学进展. 2011(09)
[9]微藻生物技术在二氧化碳减排和生物柴油生产中的应用研究进展[J]. 李健,王广策. 海洋科学. 2011(07)
[10]玉米秸秆微波热解研究[J]. 杨昌炎,吴祯祯,郑冬洁,丁一刚,吴元欣. 武汉工程大学学报. 2011(06)
博士论文
[1]农作物秸秆微波热解实验及机理研究[D]. 赵希强.山东大学 2010
[2]我国核电与煤电的外部成本研究[D]. 姜子英.清华大学 2008
硕士论文
[1]竹废料微波辅助裂解制备生物柴油抗氧化剂的研究[D]. 李瑞贞.南昌大学 2010
[2]小麦秸秆微波热解产物特性研究[D]. 刘洪贞.山东大学 2010
[3]整包秸秆的微波热解特性研究[D]. 王涛.山东大学 2008
[4]生物质（稻壳）微波热解研究[D]. 王凤旵.安徽理工大学 2008
[5]竹废料微波裂解及其产物性质的研究[D]. 罗爱香.南昌大学 2007
[6]生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究[D]. 徐婧.浙江大学 2006
[7]南瓜籽薄层干燥和振动流化干燥特性的试验研究[D]. 裴静.中国农业大学 2001
本文编号：3491248
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