生物质热裂解过程的节能与优化

【摘要】生物质是代替石油化工能源的一种新型能源,开发利用生物质是一种有效可行的经济路线。快速裂解技术的条件较难控制,工艺的热能利用率低,快速裂解的条件决定了工艺的热能利用率、生物质燃料的产出率。本文针对快速裂解存在的问题,提出了一种具有高效热能利用的热裂解工艺流程,并对裂解工艺的用能进行模拟与优化,最终达到节能降耗的目的。本文所做的主要内容如下：依据现有的工艺数据,利用模拟软件AspenEnergyAnalyzer分析了冷热公用工程用量、换热面积、总费用与最小传热温差△Tmin的变化关系,最优传热温差的选取要综合各种因素,兼顾总费用及冷热公用工程的费用,确定△Tmin的值为10℃。最小传热温差为10时,模拟得到组合曲线图,模拟结果显示：系统所需要的最小加热量是54kw,最小冷却量230kw,最大的热回收量为100kw,夹点温度的值是217℃。利用夹点技术对生物质热裂解工艺过程的用能进行分析。原流程冷热物流的热量都由公用工程带走,通过夹点分析,对原流程进行改进得到新的换热网络。这个换热网络能够将流程中的冷热物流合理的匹配换热,从而减少了过程中冷热公用工程的耗用量,达到节能降耗的目的。换热前所需热公用工程155.2kw,冷公用工程330kw；物流匹配换热后,热公用工程只需53kw,冷公用工程只需227.8kw,节省的冷热公用工程量都为102.2kw,与模拟得到的结果相近。通过模拟计算出参与换热的各换热器的热负荷及换热面积。利用工艺用能三环节法分析工艺过程能量的利用、能量的转换和传输、能量的回收三个环节,为过程系统的用能分析和优化提供了理论模型,通过复杂的分析过程简化,有利于对过程系统的总体用能状况进行全面、科学的分析计算,通过分析表明：泵和引风机消耗的能量非常少,消耗的电能只有15kw,本装置用能主要是燃料的消耗,裂解过程燃料带入的热量为361.9kw,在能量回收环节,换热设备耗用大量的冷却公用工程,耗用的总的冷却水的能量是216kw。通过对工艺过程三个环节的用能状况分析可得出,裂解过程消耗的能量主要是燃料气、空气及冷却水,燃料气占总用能的43%,冷却水占总用能的26%,消耗的冷却水的量很大。本文通过对工艺过程的用能进行分析、改进,节约了冷热公用工程的用量,达到了节能降耗的目的。
【作者】张丽萍；
【导师】王伟文；
【作者基本信息】青岛科技大学，化学工程，2013，硕士
【关键词】生物质；热裂解；节能；夹点；

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