化工学报 ›› 2021, Vol. 72 ›› Issue (5): 2792-2800.DOI: 10.11949/0438-1157.20210081
收稿日期:
2021-01-13
修回日期:
2021-02-08
出版日期:
2021-05-05
发布日期:
2021-05-05
通讯作者:
李瑞,吴玉龙
作者简介:
张溪(1996—),女,硕士研究生,基金资助:
ZHANG Xi1(),ZHANG Lilong2,LI Rui1(),WU Yulong2()
Received:
2021-01-13
Revised:
2021-02-08
Online:
2021-05-05
Published:
2021-05-05
Contact:
LI Rui,WU Yulong
摘要:
生物质的流态化快速热解技术具有设备结构简单、液相产物得率高等优点,但反应过程中大量的循环流化气体需要加热至反应温度,因而存在能耗高的问题。针对我国农村秸秆分布广和集中处理运输消耗大等特点,在已有1000 t/a处理规模的中试基础上,提出了具有能量回收效率高、秸秆处理集约化的流态化快速热解系统。系统通过高温气相换热、冷凝与提馏相结合等方法,回收了占总需求66.02%的热量,得到含水率小于3%的热解原油及富水木醋液产品,并通过烟气燃烧供热实现了系统热量自给。通过生命周期评价表明,整个系统的温室气体排放为-428.42 kg CO2 eq,与秸秆直接焚烧相比大幅度降低了对环境的影响。
中图分类号:
张溪,张立龙,李瑞,吴玉龙. 基于能量集成的秸秆生物质快速热解生命周期评价[J]. 化工学报, 2021, 72(5): 2792-2800.
ZHANG Xi,ZHANG Lilong,LI Rui,WU Yulong. Life cycle assessment of straw fast pyrolysis based on energy integration[J]. CIESC Journal, 2021, 72(5): 2792-2800.
阶段 | 输入 | 输出 | ||
---|---|---|---|---|
资源 | 数量 | 产品 | 数量 | |
秸秆生产采收 | N肥 | 2.60 kg | 秸秆(含水率70%) | 2216.67 kg |
P2O5 | 1.09 kg | |||
K2O | 3.06 kg | |||
农药 | 0.18 kg | |||
灌溉水 | 108.55 m3 | |||
电力 | 48.85 kWh | |||
柴油 | 2.64 kg | |||
秸秆运输 | 货车 | 9.5 t·km | 秸秆(含水率30%) | 950.00 kg |
秸秆破碎干燥 | 秸秆 | 950.00 kg | 秸秆(含水率5%) | 700.00 kg |
滚筒电机 | 4.5 kWh | |||
流态化热解 | 秸秆(含水率5%) | 700.00 kg | 生物炭 | 126.00 kg |
空气 | 500.00 kg | 高温气相① | 1958.00 kg | |
循环流化气 | 1540.00 kg | CO2② | 234.03 kg | |
空气风机 | 7.24 kWh | H2O③ | 38.54 kg | |
流化气风机 | 27.45 kWh | N2④ | 383.43 kg | |
冷凝分离 | 高温气相① | 1958.00 kg | 生物原油 | 133.00 kg |
脱水塔循环泵 | 2.20 kWh | 木醋液 | 285.00 kg | |
循环水 | 0.54 m3 | |||
醋液塔循环泵 | 3.00 kWh | |||
水泵 | 3.70 kWh |
表1 流态化热解系统生命周期评价主要流程清单
Table 1 The inventory data of main processes for straw fluidized fast pyrolysis system
阶段 | 输入 | 输出 | ||
---|---|---|---|---|
资源 | 数量 | 产品 | 数量 | |
秸秆生产采收 | N肥 | 2.60 kg | 秸秆(含水率70%) | 2216.67 kg |
P2O5 | 1.09 kg | |||
K2O | 3.06 kg | |||
农药 | 0.18 kg | |||
灌溉水 | 108.55 m3 | |||
电力 | 48.85 kWh | |||
柴油 | 2.64 kg | |||
秸秆运输 | 货车 | 9.5 t·km | 秸秆(含水率30%) | 950.00 kg |
秸秆破碎干燥 | 秸秆 | 950.00 kg | 秸秆(含水率5%) | 700.00 kg |
滚筒电机 | 4.5 kWh | |||
流态化热解 | 秸秆(含水率5%) | 700.00 kg | 生物炭 | 126.00 kg |
空气 | 500.00 kg | 高温气相① | 1958.00 kg | |
循环流化气 | 1540.00 kg | CO2② | 234.03 kg | |
空气风机 | 7.24 kWh | H2O③ | 38.54 kg | |
流化气风机 | 27.45 kWh | N2④ | 383.43 kg | |
冷凝分离 | 高温气相① | 1958.00 kg | 生物原油 | 133.00 kg |
脱水塔循环泵 | 2.20 kWh | 木醋液 | 285.00 kg | |
循环水 | 0.54 m3 | |||
醋液塔循环泵 | 3.00 kWh | |||
水泵 | 3.70 kWh |
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