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微藻热解特性分析及其资源化利用生命周期评价

刘竞  
【摘要】: 生物质是地球上最普遍的一种可再生能源资源,它包括林业生物质、能源作物、农业废弃物、水生植物、城市垃圾和人畜粪便等。在这些可利用的生物质能中,微藻有着高光合作用效率、高产量和快速生长的优点,因此被认为是优良的可再生能源。虽然微藻生物质由于其高热值能直接用作固体燃料,但是将其用合理的方式加以转化利用后能更加对环境有利。 微藻的工业成分分析和元素分析,得到微藻热解的基本性质,其含碳量较高,热值跟一般的煤炭相当,具有很好的燃料潜值,挥发份比例较高,易被引燃,含氧量较多,易燃烧,燃烧时可以相对减少空气供给。采用热重分析法测得了不同升温速率下TG和DTG曲线,升温速率对微藻的挥发分初析温度、热解动力学参数和热解特性指数产生不同程度的影响。随着升温速率的增加,相应的起始分解温度、最大失重率以及最大失重速率对应的温度均有一定程度的提高,其中最大失重速率增加的最为明显,但是活化能是随升温速率的增加而减小。 本文依据生命周期评价的技术框架的原则,对微藻甲醇燃料从种植、甲醇制取、运输和终端利用进行评价分析。从生命周期清单的敏感性分析可以看出气体排放物CO2会随着微藻产出的增加(减少)而减少(增加),生物质微藻对温室气体的减排CO2有着及其重要的作用,需要大力提倡生物质能用的利用。微藻的能量转换效率,其产生能量与消耗能量的比值是1.24,说明这个过程是有利的。主要的能量消耗过程是微藻培养和处理过程,若直接使用现有微藻作为原料,将可以使能量效率的值更高。微藻甲醇燃料全生命周期的环境影响是73.281PET2000,对环境的主要影响为光化学合成。 通过对微藻气化发电进行生命周期评价,可以发现资源消耗中煤依然是为主要部分,占98.7%,远远大于油的消耗,这是我国以煤为主的能源结构决定的,较真实的反映了我国能源结构中煤消耗量占据主要地位的状况。微藻类气化发电对环境影响最大的就是粉尘,其次是温室气体导致的全球变暖,酸化以及水体的富营养化紧随其后。 微藻资源利用的局地性影响远远大于全球性影响,而地区性影响最小,对环境的负作用较小,是一种值得推广的生物质能源。


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