基于可用能分析的生物質(zhì)熱解-提質(zhì)系統(tǒng)制氫及換熱優(yōu)化研究.pdf

1、生物質(zhì)是唯一可轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生碳源。利用生物質(zhì)制取高品位液體燃料，實(shí)現(xiàn)化石燃料的部分替代，將有助于緩解日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問(wèn)題。目前開(kāi)展的生物質(zhì)熱解-提質(zhì)制取車用液體燃料經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究結(jié)果表明，該路線具備一定的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用前景廣闊。本文開(kāi)展了該路線中制氫過(guò)程和系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究，并對(duì)生物質(zhì)熱解-提質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行可用能分析，揭示系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，為系統(tǒng)優(yōu)化提供依據(jù)。
　　制氫過(guò)程優(yōu)化研究比較了水蒸氣重整（SR）和吸附強(qiáng)化重整（S

2、ESR）兩種制氫方式的產(chǎn)物情況，并對(duì)兩種系統(tǒng)進(jìn)行了可用能分析。結(jié)果表明，SESR反應(yīng)器可獲得更高的氫氣純度和產(chǎn)率。在S/C為3、450℃-600℃范圍內(nèi)，SESR反應(yīng)器出口氣相產(chǎn)物中 H2干基含量超過(guò)98.67％、產(chǎn)率超過(guò)98.54%。同時(shí)，研究的工況內(nèi)SESR反應(yīng)器中沒(méi)有焦炭生成。SR和SESR制氫系統(tǒng)可用能效率分別為61.80%和66.80%。兩種制氫系統(tǒng)中的可用能損失主要是內(nèi)部可用能損失。產(chǎn)物對(duì)比和可用能分析均表明SESR制氫方式

3、更優(yōu)。
　　換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究考察了熱容流率隨溫度的變化對(duì)夾點(diǎn)分析結(jié)果的影響，基于夾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則獲得了最大能量回收換熱網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而通過(guò)能量松弛法對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，減少換熱單元數(shù)目。結(jié)果表明，相比未考慮熱容流率隨溫度的變化，考慮該變化后，夾點(diǎn)位置和共用工程目標(biāo)值都有較大改變。相比熱集成前，最終獲得換熱網(wǎng)絡(luò)使得系統(tǒng)冷、熱公用工程耗量分別降低58.72%和33.08%。
　　最后對(duì)采用吸附強(qiáng)化重整方式提供氫源的生物質(zhì)熱解-加氫提質(zhì)系統(tǒng)