生物质制氢技术综合评价研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
本文研究了核桃壳、花生壳、锯末和消化污泥等生物质催化热解产氢的规律,在了解生物质催化热解制氢技术工艺流程的基础上,提出了生物质制氢技术综合评价的概念。运用系统分析的方法,对生物质制氢技术与能源-经济-环境系统的相互作用进行了分析,提炼并建立了生物质制氢技术综合评价指标体系。运用模糊综合评价理论和方法构建了生物质制氢技术模糊综合评价模型,并对生物质发酵制氢、气化制氢、热解制氢和超临界水气化制氢等4种典型的生物质制氢技术进行了综合评价的实证分析。模糊综合评价最终计算结果表明,在现有条件下,4种生物质制氢技术优劣顺序为:生物质气化制氢>生物质热解制氢>生物质超临界气化制氢>生物质发酵制氢。
The rule of hydrogen production from biomass such as walnut, peanut,sawdust and digested municipal sewage sludge via pyrolysis with catalysts was investigated, and the concept of comprehensive evaluation of hydrogen production techonology for biomass(CEHPTB) was put forward based on the knowledge of the process of hydrogen production from biomass via pyrolysis with catalyst. The comprehensive evaluation index system of hydrogen production technology from biomass(HPTB) was extracted and established by analyzing the interaction between hydrogen production technology from biomass and the system of energy-economy-environment with the method of systemic analysis. The model for fuzzy comprehensive evaluation of hydrogen production technology from biomass was constructed, and has been used to analyze the comprehensive evaluation of hydrogen production technology from biomass. Four typical HPTBs have been compared including hydrogen generation technology from biomass by anaerobic fermentation(HGTBAF), hydrogen generation technology from biomass by gasification(HGTBG), hydrogen generation technology from biomass by pyrolysis(HGTBP) and hydrogen generation technology from biomass by supercritical water gasification(HGTBSWG). The result showes that, the four types of hydrogen production technology form biomass have the turn like that HGTBG> HGTBP> HGTBSWG> HGTBAF under current conditions.
引文
[1]杨艳,卢滇楠,李春,等.面向21世纪的生物能源明.化工进展,2002,21(5):299-302.
    [2]王艳辉,吴迪镛,迟建.氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J].化工进展,2001,(1):6-8.
    [3]毛肖岸,郝小红,张西民,等.超临界水中葡萄糖气化制氢实验研究[J].化学工程,2004,32(5):25-28.
    [4]丁福臣,易玉峰.制氢储氢技术[M].北京:化学工业出版社,2006.
    [5]翟秀静,刘奎仁,韩庆.新能源技术[M].北京:化学工业出版社,2005.
    [6]毛宗强.氢能——21世纪的绿色能源[M].北京:化学工业出版社,2005.
    [7]冼萍,陆豫,王孝英.水蒸气氛围下甘蔗渣热解气化条件的研究[J].可再生能源,2005,(3):28-32.
    [8]孔凡霞,李志合,柏雪源.生物质闪速热解挥发与温度的关系[J].山东理工大学学报(自然科学版),2005,2(19):14-17.
    [9]倪献智,丛兴顺,马小隆.生物质热解及生物质与褐煤共热解的研究[J].煤炭转化,2005,28(2):39-41.
    [10]苗真勇,厉伟,顾永琴.生物质快速热解技术研究进展[J].节能与环保,2005,(2).
    [11]张军,范志林,林晓芬.生物质快速热解过程中产物的在线测定[J].东南大学学报(自然科学版),2005,35(1):16-19.
    [12]李新国,李丽梅,周欣.垃圾混合物和废塑料热解的实验研究[J].煤气与热力,2005,25(7):9-11.
    [13]吴旺明,严建华,温俊明.垃圾典型组分混合热解特性的实验研究[J].环境科学与技术,2005,28(5):21-22.
    [14]唐兰,黄海涛.生物质在高频耦合等离子体中的热解气化研究[J].可再生能源,2005,(3):24-27.
    [15]马林转,宁平,何屏.生物质在固定床中的热解试验研究[J].资源开发与市场,2006,22(1):1-2.
    [16]曹有为,王述洋.国内生物质热解技术的研究进展探究[J].林业劳动安全,2005,18(2):24-26.
    [17]王丽红,柏雪源,李志合.两种农业废弃物闪速热解挥发特性实验[J].农机化研究,2006,(2):96-99.
    [18]张钦明,王树众,沈林华,等.污泥制氢技术研究进展[J].现代化工,2005,25(11):29-32.
    [19]朱建良,何世颖.活性污泥降解有机物制氢技术明.化工纵横,2003,17(4):5-9.
    [20]吴创之,马隆龙.生物质能现代化利用技术[M].北京:化学工业出版社,2003.
    [21]OECD/IEA. Renewable Energy Policy in IEA Countries Volume Ⅱ:Country Reports[M]. Paris:Head of Publications Service, OECD,1998.
    [22]OECD/IEA. Key Issues in Developing Renewables[M]. Paris:Head of Publications Service, OECD,1997.
    [23]Karasawa H. Cost evaluation for centralized hydrogen production[J]. Progress in Nuclear Energy,2005, 47(1-4):512-518.
    [24]Hart D, Bauen A,Chase A, et al. Liquid biofuels and hydrogen from renewable resources in the UK to 2050: a technical analysis--An assessment of the implications of achieving ultra-low carbon road transport[R]. London:the UK Department for Transport,2003.
    [25]Spath P, Lane J,Mann M, et al. Update of Hydrogen from Biomass——Determination of the Delivered Cost of Hydrogen[R]. Golden, Colorado:National Renewable Energy Laboratory,2000.
    [26]Claassen P A M, Budde M A W.Stams A J M, et al. Biomass for biological hydrogen production[EB/OL].http://www.biomassandbioenergy.nl/infoflyers/Biohydrogen.pdf.
    [27]Spritzer M.Hong G. Supercritical water partial oxidation,FY 2003 Progress Report[R]. National Renewable Energy Laboratory,2003.
    [28]冯文,王淑娟,陈昌和,等.燃料电池汽车氢能系统的环境、经济和能源评价[J].太阳能学报,2003,24(3):394-400.
    [29]冯文,王淑娟,倪维斗,等.燃料电池汽车氢源基础设施的生命周期评价[J].环境科学,2003,24(3):8-15.
    [30]王淑娟,冯文,倪维斗.氢能系统的环境、能源和经济评价[A].见:第四届全国氢能学术会议论文集[C].沈阳:中国可再生能源学会,2002:112-115.
    [31]王超,王贺武,欧阳明高.氢能对我国未来交通能源需求和温室气体排放影响的研究[A].见:第五届全国氢能学术会议论文集[C].北京:清华大学出版社,2004
    [32]李强,杨健慧,李青,等.燃料电池汽车氢源生命周期分析[J].环境科学研究,2003,16(3):59-61.
    [33]邓玉勇,杜铭华,雷仲敏.基于3E分析方法的洁净煤技术评价[J].煤炭学报,2007,32(10):1088-1092.
    [34]杨丽,陈贵锋.洁净煤技术评价模型及应用[J].煤炭学报,2007,32(6):630-633.
    [35]吴保章,陈雪莉.洁净煤技术体系综合评价研究[J].洁净煤技术,2002,8(3):5-7.
    [36]姜迎全,席德立.民用清洁煤技术的定量评价与筛选[J].中国环境科学,1999,19(6):518-521.
    [37]俞珠峰,陈贵峰,杨丽.中国洁净煤技术评价方法及评价模型CCTM[J].煤炭学报,2006,31(4):515-519.
    [38]张全国,李刚.生物质制氢技术现状及其发展潜力[J].新能源产业,2007,(4):17-22.
    [39]杨素萍,赵春贵,曲音波,等.生物产氢研究与进展[J].中国生物工程杂志,2002,22(4):44-48.
    [40]朱核光,史家樑.生物产氢技术研究进展[J].应用与环境生物学报,2002,8(1):98-104.
    [4l]李建政,任南琪,林明,等.有机废水发酵法生物制氢中试研究[J].太阳能学报,2002,32(2):252-256.
    [42]晏波,韦朝海.超临界水气化有机物制氢研究[J].化学进展,2008,20(10):1553-1561.
    [43]姜炜,程乐明,张荣,等.连续式超临界水反应器中褐煤制氢过程影响因素的研究[J].燃料化学学报,2008,36(6):660-665.
    [44]田亚峻,陈宏刚,李凡,等.煤与等离子体的作用机理探讨[J].煤炭转化,1998,21(4):1-6.
    [45]赵增立,李海滨,吴创之,等.生物质等离子体气化研究[J].太阳能学报,2005,26(4):468-472.
    [46]Dominguez A, Menendez J A,Inguanzo M, et al. Production of bio-fuels by high temperature pyrolysis of sewage sludge using conventional and microwave heating[J]. Bioresource Technology,2006,97(10): 1185-1193.
    [47]李爱民,李延吉.固体废物在固定床式热解炉内热解产气特性的实验研究[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(4):4-10.
    [48]陈冠益,李强,Spliethoff H.,等.生物质热解气化制取氢气[J].太阳能学报,2004,25(6):776-781.
    [49]马林转,何屏,王华,等.生物质热裂解实验研究[J].云南化工,2004,31(2):9-11.
    [50]李水清,李爱民,严建华,等.生物质废弃物在回转窑内热解研究——Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响[J].太阳能学报,2000,21(4):333-340.
    [5l]骆仲泱,张晓东,周劲松,等.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,2004,18(2):162-167.
    [52]Bridgwater A V, Meier D,Radlein D. An overview of fast pyrolysis of biomass[J]. Organic Geochemistry, 1999,30(12):1479-1493.
    [53]Chen G, Andries J.Spliethoff H. Catalytic pyrolysis of biomass for hydrogen rich fuel gas production[J]. Energy Conversion and Management,2003,44(14):2289-2296.
    [54]林木森,蒋剑春.生物质快速热解技术现状[J].生物质化学工程,2006,40(1):21-26.
    [55]Guehenneux G, Baussand P,Brothier M, et al. Energy production from biomass pyrolysis:a new coefficient of pyrolytic valorisation[J]. Fuel,2005,84(6):733-739.
    [56]Demirbas A. Gaseous products from biomass by pyrolysis and gasification:effects of catalyst on hydrogen yield[J]. Energy Conversion and Management,2002,43(7):897-909.
    [57]冯剑,舒新前.生物质废弃物制氢技术研究[J].环境与可持续发展,2007,(4):24-26.
    [58]冯剑,舒新前.玉米秆和稻草的能源利用研究[J].水利电力机械,2006,28(12):14-17.
    [59]冯剑,舒新前,李钢.农作物秸秆和泥状废弃物热解产氢规律的研究[J].浙江农业科学,2008,(1):52-55.
    [60]冯剑,舒新前,李钢,等.锯末热解制备氢气的研究[J].化学与粘合,2007,29(4):234-237.
    [61]李钢,舒新前,毕东东,等.煤与生物质恒温热解比较研究[J].农机化研究,2007,(11):155-158.
    [62]李钢,舒新前,毕东东,等.催化剂在花生壳热解制备富氢可燃气中的应用[J].农机化研究,2007,(8):150-154.
    [63]舒新前,毕冬冬,丁兆军,等.农林产品废弃物催化热解制备氢气的初步研究[J].生物质化学工程,2006,40(S1):318-320.
    [64]张秀梅,陈冠益,孟祥梅,等.催化热解生物质制取富氢气体的研究[J].2004,32(4):446-449.
    [65]闫桂焕,孙立,许敏,等.生物质热化学转化制氢技术[J].2004,(4):33-36.
    [66]李建芬,肖波,江建方,等.农林生物质热裂解制取合成气的研究[J].能源工程,2006,(1):19-21.
    [67]苏学泳,王智微,程从明,等.生物质在流化床中的热解和气化研究[J].燃料化学学报,2000,28(4):298-305.
    [68]王智微,唐松涛,苏学泳,等.流化床中生物质热解气化的模型研究[J].燃料化学学报,2002,30(4):342-346.
    [69]曹青,鲍卫仁,吕永康,等.玉米芯热解及过程分析[J].燃料化学学报,2004,32(5):557-562.
    [70]鲍卫仁,曹青,吕永康.生物质玉米芯热解机理研究[J].煤炭转化,2004,27(3).
    [71]杨昌炎,姚建中,林伟刚.矿物质对生物质热解的影响及其解决方案[J].化学与生物工程,2005,(10):17-19.
    [72]Tang L.Huang H. Biomass gasification using capacitively coupled RF plasma technology[J]. Fuel,2005, 84(16):2055-2063.
    [73]孙永明,袁振宏,孙振钧.中国生物质能源与生物质利用现状与展望[J].可再生能源,2006,(2):78-82.
    [74]Lu Y J, Guo L J,Ji C M, et al. Hydrogen production by biomass gasification in supercritical water. A parametric study[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2006,31(7):822-831.
    [75]赵卫东,何屏,马林转.生物质在管式炉中的热解试验研究[J].云南化工,2005,34(2):14-16.
    [76]MeridaWalter, Maness P C,Brown R C, et al. Enhanced hydrogen production from indirectly heated, gasified biomass, and removal of carbon gas emissions using a novel biological gas reformer[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2004,29(3):283-290.
    [77]Yaman S. Pyrolysis of biomass to produce fuels and chemical feedstocks[J]. Energy Conversion and Management,2004,45(5):651-671.
    [78]Rabou L P L M. Biomass tar recycling and destruction in a CFB gasifier[J]. Fuel,2005,84(5):577-581.
    [79]Turn S, Kinoshita C,Zhang Z, et al. An experimental investigation of hydrogen production from biomass gasification[J]. International Journal of Hydrogen Energy,1998,23(8):641-648.
    [80]蒋旭光,池勇,严建华,等.污泥的热解动力学特性研究[J].环境科学学报,1999,19(2):221-224.
    [8l]陈江,杨金福,蔡泓林,等.污泥的热解特性实验研究[J].浙江工业大学学报,2005,33(3):315-318.
    [82]潘一廷,何广湘,焦玉海,等.污泥低温热解产物油成分的气相色谱-质谱分析[J].质谱学报,2004,25(S1):109-110.
    [83]任南琪,王宝贞.有机废水处理生物制氢技术[J].中国环境科学,1994,14(6):411-415.
    [84]Midilli A, Dogru M,Akay G, et al. Hydrogen production from sewage sludge via a fixed bed gasifier product gas[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2002,27(10):1035-1041.
    [85]丁兆军,舒新前,白广彬.城市污水厂污泥热解制氢的实验研究[A].见:第七届全国氢能学术会议论文集[C].武汉:武汉理工大学学报,2006:228-232.
    [86]杜栋,庞庆华,吴炎.现代综合评价方法与案例精选[M].第2版.北京:清华大学出版社,2008.
    [87]杜效甫,姚飞,任世华.煤基代用燃料技术评价指标体系构建[J].世界有色金属,2006,(6):30-31.
    [88]陈红,魏风虎.公路生态系统评价指标体系构建方法研究[J].中国公路学报,2004,17(4):89-92.
    [89]丁兆军,舒新前,毕冬冬.农业废弃物热化学转化利用的研究[J].农机化研究,2006,(11):154-156.
    [90]OECD/IEA. Hydrogen & Fuel cells——Review of National R&D Programs[M]. Paris:Head of Publications Service,2004.
    [9l]吕友军,金辉,郭烈锦,等.原生生物质在超临界水流化床系统中气化制氢[J].西安交通大学学报,2009,43(2):111-115.
    [92]杨丽,陈贵锋.洁净煤技术评价指标体系的构建[J].洁净煤技术,2004,10(3):1-3.
    [93]任世华,姚飞,俞珠峰.洁净煤技术评价指标体系权重确定[J].洁净煤技术,2005,11(1):9-12.
    [94]Weinert J. A Near-term Economic Analysis of Hydrogen Fueling Stations[D]. DAVIS:University of California, Master Thesis,2005.
    [95]王金南,曹东,杨金田,等.能源与环境:中国2020[M].北京:中国环境科学出版社,2004.
    [96]毛健全,熊天渝.解决火电厂SO2污染治理技术的探讨——白云石湿法烟气脱硫技术[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2003,32(1):96-102.
    [97]邓玉勇.基于3E分析方法的洁净煤技术评价选择与案例研究[D].北京:中国矿业大学(北京),煤炭科学研究总院,博士学位论文,2007.
    [98]杨宇.多指标综合评价中赋权方法评析[J].统计与决策,2006,(13):17-19.
    [99]刘普寅,吴孟达.模糊理论及其应用[M].长沙:国防科技大学出版社,1998.
    [100]楼世博,孙章,陈化成.模糊数学[M].北京:科学出版社,1983.
    [101]宋晓秋.模糊数学原理与方法[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999.
    [102]陈立文.模糊预测与安全管理[M].北京:煤炭工业出版社,2001.
    [103]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴2008[M].北京:中国统计出版社,2008.