木质纤维素类生物质转化为液体燃料的能源-环境-经济综合评价

作     者：魏庭玉 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：骆仲泱

授予年度：2020年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：木质纤维素类生物质 生物燃料 ?分析 生命周期评价 技术经济分析 

摘      要：我国木质纤维素类生物质资源丰富,而石油资源相对贫乏,通过木质纤维素类生物质制取液体燃料,不仅是废弃物的资源化利用,还对我国能源安全具有重要意义。目前木质纤维素类生物质液化各项技术均进展缓慢,从宏观角度确定制约应用的突破点和难点,有利于产业发展和商业进步。从能源-环境-经济三个维度,选择技术相对成熟的三条路线作为研究对象:生物化学转化制取纤维素乙醇、快速热解超临界乙醇提质制取生物油、气化费托合成制取生物航空燃料。在Aspen plus软件上分别建立对应的工艺仿真模型,获得相应的物流、能流和热力学数据作为后续分析计算的基础。能量利用方面,应用?分析方法,计算了生物液体燃料生产过程各环节的支付?、收益?、?效率和?损失。结果表明,系统外部?损较小,主要?损来自系统内部不可逆因素。三者的能量转化率分别是42.40%、47.37%和37.44%,?效率分别是45.09%、59.02%、40.74%。环境效益方面,应用全生命周期方法,计算了生产上游、生产过程、生产下游各环节的环境影响潜值。结果表明,三条路线相对于化石汽油均有较好的环境表现,其中生物航煤环境性最优。此外,用可再生氢和生物乙醇替代化石源能略微改善总体环境影响。经济性方面,应用技术经济分析方法,计算了各路线的固定资产投资和总生产成本。纤维素乙醇、生物油、生物航煤的总生产成本分别约为8600、6600、11000元/吨。三者暂时都不具备市场竞争力,其中热解提质生物油的经济性相对最好。