收藏本站
《华北电力大学(河北)》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物质发电气化过程建模及优化研究

李大中  
【摘要】: 开发“绿色能源”已成为当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要手段。以煤为主的能源结构是造成环境污染严重的主要原因,化石燃料的不可再生性和使用带来的环境污染,使生物质能在可再生能源结构中占据了重要地位。生物质气化发电技术是生物质能利用的一种重要形式,其中生物质气化过程又是气化发电技术的关键,虽然目前国内外已有一些这方面的研究报道,但是针对有关生物质气化过程特性进行建模及优化的研究则非常缺乏。因此,对于生物质气化发电系统中气化过程的建模和优化研究,具有重要的理论意义和实用价值,以及环境、社会效益和经济效益。 本文结合我国能源经济发展现状及生物质能特点,在对生物质发电热解气化过程机理分析基础上,对生物质气化过程建模和优化、焦油脱除过程建模和优化,以及生物质压缩成型过程建模和优化等作了做了系统的研究探讨。分别建立了气化过程的热化学平衡模型、最小二乘支持向量机模型、人工神经网络模型和循环流化床气化动力学模型,并依据实验数据对所建立的各模型做了仿真验证。结果表明,本文所建立的四种气化过程数学模型对实际生物质气化过程具有较好的模拟效果,能够有效地反映实际气化过程的特性。 基于建立的模型,提出了一种气化过程的多目标优化目标函数,主要目标是解决当气化过程的主要性能指标(如燃气有效组分含量、燃气热值、气化效率、产气率等)达到最大值时,气化过程可调整参数应当满足的条件,即控制参数的优化目标值。通过寻优计算,获得了当气化指标达到最大值时控制参数的优化目标值,验证了该目标函数的合理性和有效性。 以生物质稻秆为对象,采用石灰石作为催化剂对稻秆热解焦油进行催化裂解,由最小二乘支持向量机模型建立了生物质稻秆气化焦油催化裂解脱除过程的模型,并用遗传算法对模型参数进行了优化,得到了最佳的催化裂解温度和气相停留时间,使得焦油催化裂解率达到最高;以生物质木屑作为分析对象,对其进行热裂解脱焦,并依据最小二乘曲线拟合方法建立了生物质木屑气化焦油热裂解脱除过程的模型,用遗传算法对模型参数进行了优化,得到了最佳的热裂解温度和当量比,使得焦油含量达到最小。 基于最小二乘支持向量机建立了生物质锯末压缩成型过程的模型,并拟合了成型过程优化目标函数,依据实验数据对模型和优化目标函数进行了验证。结果表明,该模型能够较好的模拟成型过程特性,通过寻优计算,得到了当锯末压缩成型过程主要指标为最大值时可调参数的优化值。 本文的主要创新点有: 1.建立了四种生物质气化过程模型,即热化学平衡模型、最小二乘支持向量机模型、人工神经网络模型、循环流化床气化动力学模型; 2.提出一种生物质气化过程多目标优化目标函数; 3.建立了生物质气化(催化裂解、热裂解)焦油脱除过程模型; 4.提出了生物质气化焦油脱除过程优化目标函数; 5.建立了一种生物质压缩成型过程模型; 6.提出了一种生物质压缩成型过程的优化目标函数。
【学位授予单位】:华北电力大学(河北)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TK6

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范磊,张运陶,程正军;基于Matlab的改进BP神经网络及其应用[J];西华师范大学学报(自然科学版);2005年01期
2 陈蔚萍;陈迎伟;刘振峰;;生物质气化工艺技术应用与进展[J];河南大学学报(自然科学版);2007年01期
3 米铁,唐汝江,陈汉平,刘德昌;生物质气化技术及其研究进展[J];化工装备技术;2005年02期
4 王方,周义德,李在峰,岳峰;影响生物质气化指标的主要因素分析[J];河南科学;2004年01期
5 骆仲泱,张晓东,周劲松,倪明江,岑可法;生物质热解焦油的热裂解与催化裂解[J];高校化学工程学报;2004年02期
6 杨延西,刘丁;基于小波变换和最小二乘支持向量机的短期电力负荷预测[J];电网技术;2005年13期
7 孙云娟;蒋剑春;;生物质气化过程中焦油的去除方法综述[J];生物质化学工程;2006年02期
8 胡冠;徐绍平;刘淑琴;;生物质催化气化制氢催化剂研究进展[J];林产化学与工业;2005年S1期
9 周志军,赖开忠,周俊虎,刘建忠,岑可法;气化过程中焦油催化裂解的影响因素研究[J];热力发电;2005年11期
10 周劲松,王铁柱,骆仲泱,张晓东,王树荣,岑可法;生物质焦油的催化裂解研究[J];燃料化学学报;2003年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚元金;广义不变凸分式多目标规划的最优性条件[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年01期
2 张志华;王莉;;网络环境下广告资源优化决策模型[J];鞍山科技大学学报;2006年05期
3 周丽娟;乐晓波;;物流配送路径优化的研究[J];办公自动化;2007年06期
4 王允建,杨国亮,李钟侠;带约束优化问题的遗传算法[J];兵工自动化;2005年01期
5 王允建,江锋锁,李钟侠;混沌遗传算法在函数优化中的应用[J];兵工自动化;2005年02期
6 杨宝臣;王立芹;卢宇;;遗传算法在指数投资组合中的应用[J];北京航空航天大学学报(社会科学版);2005年04期
7 张文群,张振山;应用Gibbs自由能最小法研究Li/SF_6气液浸没燃烧反应[J];兵工学报;2005年06期
8 郑菁英,王守兰,马小茹,杨惠玲;在钯/耐热合金催化剂上低温催化点火的研究[J];北京工业大学学报;1992年02期
9 高学金;王普;孙崇正;易建强;张亚庭;张会清;;基于实数编码的自适应遗传算法及应用[J];北京工业大学学报;2007年02期
10 方卫国,师瑞峰;飞机方案多目标优化的Pareto遗传算法[J];北京航空航天大学学报;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李永玲;印佳敏;左禹;马润田;吴占松;;新型秸秆双床热解制气工艺的设计研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
2 李定凯;吕子安;毛健雄;;我国生物质燃料发电及其它应用的现状与发展趋势[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
3 李琦芬;吴江;李壮林;任建兴;;秸秆类生物质典型燃烧组织方式结渣与沉积倾向分析[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 朱明;齐飞;;农业循环经济与“生产、生活、生态”集成模式[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
5 王云;董增寿;卓东风;;基于图像纹理和结构特征的燃烧指数的高温低氧火焰燃烧稳定性识别[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
6 舒克孝;王铁;;农村生物质资源开发利用技术[A];第六届全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会论文集[C];2006年
7 舒辉;文劲宇;曹一家;罗春风;王大光;宋福海;;基于改进遗传算法的发电机励磁系统参数辨识[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年
8 陈晓菲;古文涛;刘小贝;黄纯洁;黄志雄;王世杰;伍林;宗志敏;魏贤勇;;稻秆粉末超临界醇解产物中长链脂肪酸酯的GC/MS分析[A];湖北省化学化工学会第十一届分析化学专业年会论文集[C];2007年
9 韩菲;王延松;蔡春丽;;农村生物质资源气化技术应用研究[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
10 闫克平;;流光放电等离子体在环保方面的应用[A];第十一届全国电除尘学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜健民;新鲜草物料压缩过程的流变学研究[D];内蒙古农业大学;2005年
2 张新民;干旱区水资源量与质统一管理研究[D];西安理工大学;2000年
3 盛宝怀;变尺度导数及其在集值优化理论中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
4 李斌;非线性目标规划模型及其在利用外资决策分析中的应用研究[D];湖南大学;2001年
5 李艳君;拟生态系统算法及其在工业过程控制中的应用[D];浙江大学;2001年
6 刘颖;大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术的研究[D];重庆大学;2001年
7 姚俊峰;人工智能与混沌理论在铜锍吹炼炉实时仿真与优化决策中的应用研究[D];中南大学;2001年
8 刘军;汽车排气后处理装置工作过程数值模拟[D];江苏大学;2002年
9 祝铁丽;注塑成型制品收缩率预测理论与方法的研究[D];大连理工大学;2002年
10 朱晓帆;软锰矿烟气脱硫研究[D];四川大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜彦立;郑州市给水管网系统仿真研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
2 陈世杰;我国商业地产风险分析的研究[D];西安建筑科技大学;2006年
3 邵帅;基于核方法的虹膜识别算法研究[D];电子科技大学;2007年
4 王辉;基于灰度共生矩阵木材表面纹理模式识别方法的研究[D];东北林业大学;2007年
5 隋美丽;秸秆压块饲料机匀料充型区的物流分析与计算机仿真[D];河北农业大学;2005年
6 闫文刚;压缩速度对农业物料压缩过程影响的试验研究[D];内蒙古农业大学;2005年
7 殷洪霞;草物料的含水率对压缩过程影响的试验研究[D];内蒙古农业大学;2005年
8 毕玉革;新鲜草物料压缩过程中压缩力变化规律的试验研究[D];内蒙古农业大学;2005年
9 胡冠;生物质气化制氢催化剂研究[D];大连理工大学;2005年
10 李美华;生物质燃料致密成型参数的研究[D];北京林业大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓立新;生物质的洁净转化和综合利用[J];化学教育;2004年02期
2 刘慧君,王明杰,高敏,李悦,林刚;城市生活垃圾热值估算方法研究[J];环境卫生工程;1999年03期
3 汪洋,代正华,于广锁,于遵宏;运用Gibbs自由能最小化方法模拟气流床煤气化炉[J];煤炭转化;2004年04期
4 王华,常如波,王梦亮;秸秆纤维的催化液化及其产物的初步研究[J];山西大学学报(自然科学版);2004年01期
5 李晓东,陆胜勇,徐旭,严建华,池湧;中国部分城市生活垃圾热值的分析[J];中国环境科学;2001年02期
6 薛江涛,方梦祥,刘耀鑫,王俊琪,黄军军,骆仲泱,岑可法;煤气化过程中焦油裂解的试验研究[J];能源工程;2004年05期
7 俞光明;薛江涛;;热解和气化过程焦油析出的影响因素分析[J];能源工程;2006年01期
8 赖艳华,吕明新,马春元,施明恒;两段气化对降低生物质气化过程焦油生成量的影响[J];燃烧科学与技术;2002年05期
9 陈平;阴秀丽;周肇秋;吴创之;陈勇;;MW级生物质气化发电站运行特性分析[J];太阳能学报;2007年04期
10 毛玉如!博士生,骆仲泱!教授、博士生导师,蒋林!硕士生,方梦祥!教授、博士生导师,岑可法;生物质型煤技术研究[J];煤炭转化;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈平;生物质流化床气化机理与工业应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
2 赵培忻;物流系统中若干优化模型及其算法研究[D];山东大学;2005年
3 刘其辉;变速恒频风力发电系统运行与控制研究[D];浙江大学;2005年
4 吴义纯;含风电场的电力系统可靠性与规划问题的研究[D];合肥工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋鸿伟;生物质气化技术及BIGCC系统性能的研究[D];华北电力大学(北京);2004年
2 郑彦民;高温空气发生器试验研制与高温空气气化器设计[D];中南大学;2004年
3 崔天;生物质热解液化综合模型构建与试验研究[D];重庆大学;2006年
4 马承荣;生物质粉体催化气化的实验研究[D];华中科技大学;2006年
5 王炎昌;生物质气化中焦油的催化转化[D];郑州大学;2005年
6 阮宏博;基于遗传算法的工程多目标优化研究[D];大连理工大学;2007年
7 何方;生物质复合型煤的研制及其燃烧、污染特性研究[D];昆明理工大学;2001年
8 许亚洲;基于最小二乘支持向量机的数控机床热误差建模的研究[D];浙江大学;2006年
9 安璐;黑液气化模型分析[D];华北电力大学(北京);2005年
10 陆豫;甘蔗渣在水蒸汽氛围中热解气化制取合成气的研究[D];广西大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈由旺,王皆腾,李晓艳;关于我国能源可持续发展的思考[J];承德石油高等专科学校学报;2001年04期
2 李增喜,陈霄榕;贵金属铂对镍基催化剂上萘转化性能的影响[J];催化学报;2003年04期
3 张伏生,汪鸿,韩悌,孙晓强,张振宇,曹进;基于偏最小二乘回归分析的短期负荷预测[J];电网技术;2003年03期
4 马文晓,白晓民,沐连顺;基于人工神经网络和模糊推理的短期负荷预测方法[J];电网技术;2003年05期
5 徐军华,刘天琪;基于小波分解和人工神经网络的短期负荷预测[J];电网技术;2004年08期
6 邓立新;生物质的洁净转化和综合利用[J];化学教育;2004年02期
7 刘聿拯,袁益超,曹建峰,吴元琦,吴晓云;酒糟燃烧机理及燃酒糟锅炉研究[J];锅炉技术;2001年11期
8 王建勇,施耀新,郝福民;上海城市垃圾焚烧和发电技术分析[J];锅炉技术;2002年11期
9 郭艳,王垚,魏飞,金涌;杨木快速裂解过程机理研究[J];高校化学工程学报;2001年05期
10 骆仲泱,张晓东,周劲松,倪明江,岑可法;生物质热解焦油的热裂解与催化裂解[J];高校化学工程学报;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋剑春;生物质热化学转化行为特性和工程化研究[D];中国林业科学研究院;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 许明;生物质中热值热解制气技术试验与应用研究[D];浙江大学;2002年
2 宋鸿伟;生物质气化技术及BIGCC系统性能的研究[D];华北电力大学(北京);2004年
3 许亚洲;基于最小二乘支持向量机的数控机床热误差建模的研究[D];浙江大学;2006年
4 杨毅强;最小二乘支持向量机短期负荷预测研究[D];四川大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙玉林;;努力促进我国生物能源事业发展——深圳国电科技发展有限公司生物质发电纪实[J];国家电网;2007年01期
2 程洪瑾;;生物质发电激活农业新“能”力[J];国家电网;2007年06期
3 ;生物质发电不是小火电[J];广西电力建设科技信息;2007年01期
4 吕福明;王伟;;生物质发电从幕后到台前[J];国家电网;2007年01期
5 徐钦田;;生物质发电产业助力新农村建设[J];瞭望;2007年28期
6 ;江苏国信泗阳2×15MW生物质发电项目简介[J];短小说;2007年06期
7 戴云松;;某生物质发电项目锅炉补给水处理系统设计[J];企业科技与发展;2008年24期
8 李荣刚;;规范有序发展生物质发电产业[J];农业工程技术(新能源产业);2009年03期
9 卢飞强;;生物质发电好处多多 商业化运营尚待摸索[J];中国机电工业;2010年05期
10 李阳丹;;新能源行业发展:要激励 更要规范[J];建筑节能;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 卢旭东;郭欣旺;马军;;借鉴国外先进经验推动我国生物质发电产业的发展[A];农业经济问题(2009年增刊)[C];2009年
2 王兆田;王瑞达;;发展生物质发电促进低碳经济[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
3 蓉丹;;生物质发电大有可为[A];沼气技术和产业化发展研讨会论文选编[C];2009年
4 王爱军;张燕;张小桃;;生物质发电燃料成本分析[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
5 李俊峰;;中国生物质能源开发利用的战略地位[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
6 陈梅;叶丹;李鑫;;组态王在东海龙源生物质输送系统中的应用[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
7 江得厚;姚伯兴;;发展生物质发电的必要性及存在的问题的探讨[A];2007中国科协年会2.3分会《生物质能技术发展及应用》研讨会论文集[C];2007年
8 张向东;;山西省生物质发电[A];可再生能源开发利用研讨会论文集[C];2008年
9 江得厚;刘奎玉;;生物质发电当前运行状况浅析[A];第十届中国科协年会环境保护与生态文明建设论坛论文集[C];2008年
10 郭东彦;孙立;Harold Boerigter;;造纸废料在循环流化床内气化实验研究[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李攻;山东生物质发电“巨亏”重复建设或为套取补贴[N];第一财经日报;2010年
2 张星宙;星星之火竟燎原[N];中国电力报;2007年
3 本报记者  张星宙;雄关漫道真如铁[N];中国电力报;2007年
4 通讯员  滕宏山 记者  杨怀周;生物质发电项目落户房山[N];连云港日报;2007年
5 刘强;国能生物质发电五项目同时开工[N];农民日报;2007年
6 记者 孟召华 通讯员 曲维东;发展沙区生物质发电[N];人民政协报;2009年
7 通讯员刘乾;农行助生物质发电项目惠泽柳城[N];中国城乡金融报;2010年
8 李雅楠;生物质发电缘何争论再起[N];中国绿色时报;2010年
9 本报记者 白宝玉;韶能股份欲借“生物质发电”再融资6.2亿元 项目前景难测 审批可能受阻[N];证券日报;2010年
10 记者 许可新 徐沛宇;生物质发电目标将超光伏发电?[N];第一财经日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李大中;生物质发电气化过程建模及优化研究[D];华北电力大学(河北);2009年
2 蒋德军;脱油沥青气化过程及其在IGCC系统中的应用研究[D];华东理工大学;2011年
3 胡建杭;城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程应用基础研究[D];昆明理工大学;2007年
4 贺茂云;纳米镍基催化剂的制备及其对城市生活垃圾裂解气化制氢的催化性能研究[D];华中科技大学;2009年
5 阚涛;自制串联流化床系统中生物质制氢及双固定床中粗生物油制氢的基础研究[D];中国科学技术大学;2009年
6 胡艳英;沙生灌木发电集料处理机械作业系统优化研究[D];东北林业大学;2012年
7 林建英;煤及煤岩显微组分热解、气化过程中氮的迁移机理[D];太原理工大学;2006年
8 常丽萍;煤热解、气化过程中含氮化合物的生成与释放研究[D];太原理工大学;2004年
9 秦育红;生物质气化过程中焦油形成的热化学模型[D];太原理工大学;2009年
10 王益群;生物质在流化床中热解过程的动力学数值模拟[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宫耀林;A生物质发电厂效益影响因素研究[D];吉林大学;2010年
2 宋艳苹;生物质发电技术经济分析[D];河南农业大学;2010年
3 冯志华;生物质发电产业发展战略研究[D];华北电力大学(北京);2011年
4 杨艳;生物质发电环保性能及在我国的适应性研究[D];南京信息工程大学;2011年
5 姚夏薇;生物质发电厂的成本控制探讨[D];江西财经大学;2012年
6 边光辉;我国生物质发电企业发展战略研究[D];北京交通大学;2012年
7 田景武;生物质发电厂项目建设的关键问题研究[D];华北电力大学;2012年
8 赵红颖;生物质发电的生命周期评价[D];西南交通大学;2010年
9 袁炳炎;上海聚禾生物质发电项目融资方案研究[D];华东师范大学;2010年
10 赵卫东;河北省秸秆发电项目推广中的问题及对策研究[D];华北电力大学(河北);2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026