生物质液体燃料生产系统技术经济建模及分析

利用生物质生产液体燃料是世界可再生能源发展的趋势之一。由于生物质液体燃料的原料来源及收集方式和生产工艺具有特殊性,其生产系统与现有化石液体燃料有较大区别。该文建立了包括多个通用模块的技术经济分析模型,以解决不同原料和工艺路线的生物质液体燃料生产系统的投资及成本分析和生产组织优化等问题。利用该模型对以玉米秸秆为原料的乙醇生产系统进行了案例分析。分析结果表明:目前1万t/a规模的玉米秸秆乙醇单位成本以加工费用为主,乙醇产出系数和生产操作费用系数变化对于成本影响最大。     

小型生物质热解气化发电系统研究

以玉米秸秆颗粒为生物质原料,以产气量为20m3／h的热解炉为气化装置,结合10kw的燃气内燃机发电系统及生物质焦油裂解装置,概述了生物质焦油的净化流程,分析了热解温度与生物质热解气成分的关系,得出生物质热解气发电的运行情况．简要总结了生物质炭的利用和小型生物质热解气化发电系统的特点．     

生物乙醇生产及木质纤维素稀酸预处理的研究进展(英文)

作为一种汽油替代品,液体燃料因其可持续及环境友好的特点引起了人们的广泛兴趣.文中介绍了几种能够替代汽油的液体燃料:生物甲醇、生物乙醇和生物丁醇,指出生物乙醇最具潜力.对生产生物乙醇的原料进行了概述,指出由于政策性限制,使用淀粉或糖来生产乙醇受到制约,因此人们转向利用木质纤维原料来生产乙醇.在分析了各种木质纤维原料不同的预处理方法后,指出稀酸或稀酸与蒸汽爆破相结合的方法具有经济可行性,但稀酸预处理木质纤维易产生糠醛、羟甲基糠醛、木素小分子等发酵抑制物,因此在未来设计生物质转化液体燃料时要考虑减少这类物质的生成,降低其后续影响.     

打造燃料乙醇制造"零能耗、无污染"技术平台

背景和意义能源和环境已是制约世界经济发展的最严重问题之一,利用生物质资源生产燃料乙醇(俗称燃料酒精),已引起各国的普遍关注。燃料乙醇的原料资源主要包括淀粉质原料(含糖质如甘蔗糖蜜)和秸秆纤维质原料两大类。受多种因素的影响,秸秆纤维质资源生产燃料乙醇的商业化尚     

生物质快速热解制取液体燃料的技术经济分析

为考察生物油超临界乙醇提质方法的能源效率和经济性能,建立了生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料工艺流程及其仿真模型.在仿真计算的基础上,对液体燃料生产成本进行计算,将生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料与生物质热解催化加氢和纤维素制乙醇方法进行对比,并通过敏感性分析研究了不同因素对液体燃料生产成本的影响.结果表明:液体燃料生产成本为6 052元/t(216元/GJ),略高于生物质热解催化加氢工艺,但明显低于纤维素制乙醇工艺;对液体燃料生产成本影响最大的因素是生物油产率和乙醇价格,提高热解过程中生物油产率和减少提质过程中乙醇消耗均有利于提高系统经济性能.     

农林废弃物冷压成型过程热特性分析

针对生物质颗粒冷压成型过程,选取三种常见农林废弃物(木屑、小麦秸秆、玉米秸秆)进行压缩试验,分析含水率、温度及不同压力条件对原料和压缩过程中压块热特性所产生的影响.研究发现:随着含水率的提高,压块导热系数也随之增大,其增加规律基本呈线性变化;相对于木屑,小麦秸秆和玉米秸秆导热系数受温度影响较小,但仍随着温度的升高而升高,而低温(30~60℃)下木屑导热系数受温度影响较大;随着压力的增大,木屑与秸秆压块的导热系数均呈上升趋势,且木屑的导热系数变化较大;各生物质原料及压块的比热容随着含水率的提高均有较大幅度提高,秸秆及其压块受含水率影响更为明显.     

不同热解温度下生物质废弃物制备的生物质炭组成及结构特征

以玉米秸秆、 树枝和树叶3种生物质废弃物为原料, 分别采用差热/热重分析(TG/DTG)、 红外光谱(FT IR)、 Boehm滴定及X射线衍射（XRD）方法考察热解温度为350,550,750 ℃时制备的生物质炭结构及组成特征. 结果表明： 玉米秸秆原料的热稳定性最低, 热解过程中质量损失最大, 其次是树枝和树叶; 玉米秸秆原料的XRD谱弥散程度最大, 构成炭的微晶层数相对较少; 不同原料在相同温度制备的生物质炭, 其单位质量含有的表面官能团种类和总量相近, 但pH值差别较大, 其中玉米秸秆制成的生物质炭pH最大; 随着温度的升高, 相同原料制备生物质炭的芳香化程度增加, 表面官能团总量减少, pH值升高, 纤维素和半纤维素特征峰消失, 结构趋于石墨微晶.     

滨州市农作物秸秆综合利用技术及优选分析

滨州市耕地面积46.53万hm2,种植结构以小麦、玉米、棉花为主,理论秸秆产量约580万t/a,主要利用方式包括肥料化(70%)、饲料化(20%)、燃料化+基料化+原料化(10%)等。结合当地实际,优选出了小麦/玉米秸秆"青贮饲料+秸秆还田"、棉花秸秆"生物质颗粒燃料+生产原料"、零散秸秆"沼气/沼渣+有机肥"为主的综合利用模式,分析了秸秆综合利用的长效机制。     

生物质利用优化生产规模分析

为指导生物质资源利用,基于生物质资源岛式分布特点及生产力指数法,建立了生物质收集与加工利用过程的成本模型,提出了以单位原料的总成本最低为目标函数的生产规模优化方法.以气化技术为例,考察了秸秆类生物质在不同分布情况下的优化经济规模,并分析相关因素影响.结果表明:气化技术的优化经济规模为6～9万t/a;优化规模及总成本随固定投资增加而增加;运输费率增加导致优化规模下降,总成本上升.     

复合生物质燃烧性能的数值模拟及实验

为探究复合生物质的燃烧性能,以圆筒形燃烧室的锅炉为例,利用FLUENT软件建立数学燃烧模型,并选取玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质作为模拟燃烧的燃料。分析4种生物质单独燃烧时燃烧室中心截面的温度分布,结合分析结果将玉米秸秆分别和木屑、稻秆按照不同的质量配比方案进行混合燃烧模拟,并对4种生物质及复合生物质做单烧及混烧实验验证。研究结果表明：4种生物质燃烧时燃烧室中心截面最高温度的排序为玉米秸秆>棉秆>木屑>稻秆,玉米秸秆的最高温度比其它3种生物质高100K以上;生物质的燃烧性能受一次风速、风温及自身含水率的影响较大;混烧明显好于单烧,实验验证玉米秸秆与木屑、稻秆的最佳质量配比分别为3:1、7:3,此时燃烧室中心截面的最高温度混烧比单烧分别提高90K和92K,且复合生物质提高了单一生物质的燃烧性能。     

Genomics of cellulosic biofuels

The development of alternatives to fossil fuels as an energy source is an urgent global priority. Cellulosic biomass has the potential to contribute to meeting the demand for liquid fuel, but land-use requirements and process inefficiencies represent hurdles for large-scale deployment of biomass-to-biofuel technologies. Genomic information gathered from across the biosphere, including potential energy crops and microorganisms able to break down biomass, will be vital for improving the prospects of significant cellulosic biofuel production.     

Production of dimethylfuran for liquid fuels from biomass-derived carbohydrates

Diminishing fossil fuel reserves and growing concerns about global warming indicate that sustainable sources of energy are needed in the near future. For fuels to be useful in the transportation sector, they must have specific physical properties that allow for efficient distribution, storage and combustion; these properties are currently fulfilled by non-renewable petroleum-derived liquid fuels. Ethanol, the only renewable liquid fuel currently produced in large quantities, suffers from several limitations, including low energy density, high volatility, and contamination by the absorption of water from the atmosphere. Here we present a catalytic strategy for the production of 2,5-dimethylfuran from fructose (a carbohydrate obtained directly from biomass or by the isomerization of glucose) for use as a liquid transportation fuel. Compared to ethanol, 2,5-dimethylfuran has a higher energy density (by 40 per cent), a higher boiling point (by 20 K), and is not soluble in water. This catalytic strategy creates a route for transforming abundant renewable biomass resources into a liquid fuel suitable for the transportation sector, and may diminish our reliance on petroleum.     

Supercritical fluids technology for clean biofuel production

Biofuels are liquid or gaseous fuels that are predominantly produced from biomass for transport sector applications.As biofuels are renewable,sustainable,carbon neutral and environmentally benign,they have been proposed as promising alternative fuels for gasoline and diesel engines.This paper reviews state-of-the-art application of the supercritical fluid(SCF)technique in biofuels production that includes biodiesel from vegetable oils via the transesterification process,bio-hydrogen from the gasification and bio-oil from the lique-faction of biomass,with biodiesel production as the main focus. The global biofuel situation and biofuel economics are also reviewed.The SCF has been shown to be a promising technique for future large-scale biofuel production,especially for biodiesel production from waster oil and fat.Compared with conventional biofuel production methods,the SCF technology possesses a number of advantages that includes fast inetics,high fuel production rate,ease of continuous operation and elimination of the necessity of catalysts.The harsh operation environment,i.e. the high temperature and high pressure,and its request on the materials and associated cost are the main concerns for its wide application.     

Supercritical fluids technology for clean biofuel production

Biofuels are liquid or gaseous fuels that are predominantly produced from biomass for transport sector applications. As biofuels are renewable, sustainable, carbon neutral and environmentally benign, they have been proposed as promising alternative fuels for gasoline and diesel engines. This paper reviews state-of-the-art application of the supercritical fluid (SCF) technique in biofuels production that includes biodiesel from vegetable oils via the transesterification process, bio-hydrogen from the gasification and bio-oil from the liquefaction of biomass, with biodiesel production as the main focus. The global biofuel situation and biofuel economics are also reviewed. The SCF has been shown to be a promising technique for future large-scale biofuel production, especially for biodiesel production from waster oil and fat. Compared with conventional biofuel production methods, the SCF technology possesses a number of advantages that includes fast kinetics, high fuel production rate, ease of continuous operation and elimination of the necessity of catalysts. The harsh operation environment, i.e. the high temperature and high pressure, and its request on the materials and associated cost are the main concerns for its wide application.     

沙柳醇解液化工艺研究

 随着煤、石油、天然气等不可再生资源的逐渐消耗及环境问题的日益恶化,通过可再生生物质资源生产液体燃料和有机化学品的研究日益受到青睐.本研究以硫酸为催化剂,乙醇为溶剂,充分利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,对其进行醇解液化.考察溶剂浓度、反应温度、沙柳用量、催化剂用量等因素对液化率的影响,通过正交实验找出较优液化条件.当溶剂为无水乙醇、液料比(mL:g)为60:1、反应温度为170℃、硫酸浓度为0.06 mol/L、反应时间为2 h 时,沙柳的液化效果最好,液化率达90.94%.     

人工光合成太阳燃料制备途径及规模化

 从人工光合成太阳燃料的基本概念和反应过程、规模化太阳能分解水制氢的主要途径和可行性分析、人工光合成液态太阳燃料甲醇的技术路径及应用前景等方面，分析了人工光合成领域的发展现状。仿习自然光合作用基本过程，提出了通过“光反应”和“暗反应”耦合实现规模化人工光合成太阳燃料的新途径。     

人工光合成太阳燃料制备途径及规模化

 从人工光合成太阳燃料的基本概念和反应过程、规模化太阳能分解水制氢的主要途径和可行性分析、人工光合成液态太阳燃料甲醇的技术路径及应用前景等方面，分析了人工光合成领域的发展现状。仿习自然光合作用基本过程，提出了通过“光反应”和“暗反应”耦合实现规模化人工光合成太阳燃料的新途径。     

生物质平模成型燃料设备及规模化运行系统研究

研究设计了一种具有适应物料范围广、成型燃料直径易变化、生产效率高、能耗低等特点的生物质燃料平模成型设备.为了实现生物质成型系统规模化运行,降低能耗,提高产率,对生物质成型设备进行了合理配置和整合,实现了一体化运行.根据进料量、粉碎量、供热量、出料量、物料含水率等条件变化,对生物质成型设备进行自动化设计,实现了生物质成型燃料系统自动连续稳定生产,提高了设备的集成化水平,减少了人工操作.另外,生物质原料干燥过程采用生物质热风炉提供热源,不消耗传统能源.生物质平模成型燃料设备及其规模化运行研究为生物质资源的能源化利用提供较为合理的途径.     

生物质热解过程中氮元素迁移规律研究进展

 生物质在热解过程中会产生含氮化合物,进而转化为NO_x,严重危害环境安全。因此,解析生物质热解过程中氮的释放特性,寻求有效调控手段,以减少NOx排放量、消除环境污染是生物质能源清洁利用研究的重要内容。本文首先总结分析不同生物质中氮的含量及在生物质不同部位的分布情况,并对生物质中氮赋存形态的研究方法、结论及存在的问题进行讨论;继而,重点综述生物质热解过程中氮的释放特性和影响因素,梳理生物质热解过程中氮的释放路径,讨论温度、升温速率、原料中氮的赋存形态及含量等因素对氮元素迁移的影响规律;最后,对热解过程中氮在产物中的分配机制进行总结分析,并对生物质热解清洁转化研究进行展望。