聚光太阳能驱动生物质气化合成液体燃料的工艺评价

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传统的液体燃料是通过石油资源生产的,石油资源有限且生产过程会造成污染。相比而言,利用生物质生产液体燃料的显著优势在于生物质原料是可再生的,同时整个过程是碳中性的,不会造成温室气体的大量排放。在利用生物质生产液体燃料的过程中引入太阳能,不仅能实现能源的互补利用,同时由于减少了生物质燃烧过程,提高了生物质转化率。在此情况下,聚光太阳能驱动的生物质液体燃料生产过程的全面评估对于其推广利用具有重要意义。本文针对利用太阳能和生物质合成清洁燃料的过程,构建聚光太阳能驱动生物质气化的燃料合成系统,并利用Aspen Plus平台建立相关模型对该系统进行了多方面的分析。首先,通过对系统进行热力学分析,明确了系统效率和损失等热力性能参数及系统优化的研究方向;其次,在系统热力学分析的基础上,建立了系统的技术经济性模型,通过计算其每年净现金流得出其主要经济性能指标,并明确了影响其经济性能指标的重要参数;最后,通过核算系统的温室气体排放和水资源消耗清单,计算系统的碳足迹和水足迹,揭示了该系统对环境影响的强度。结果显示,基于聚光太阳能驱动生物质气化的燃料合成系统的热效率为40.66%,与基于传统气化技术的参比系统的热效率(40.22%)基本相同;而由于利用聚光太阳能作为热源,前者的?效率为41.35%,较后者(?效率为38.35%)略有优势。而处理相同质量的生物质原料,太阳能系统产出的汽油和柴油的质量相比参比系统要高出65.74%。同时,太阳能系统的汽油成本为1.507×104 CNY/t,柴油成本为1.242×104 CNY/t,相比参比系统高出24.32%,在技术经济性上不具备优势。而在环境影响方面,太阳能系统的碳足迹和水足迹分别为0.1561 t/GJ和39.514 m3/GJ,分别为参比系统的55.27%和61.34%,相比而言是对环境更加友好的利用技术。系统评价的结果显示,开发太阳能-生物质液体燃料系统的首要问题是降低系统的生产成本。
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