探索木薯为原料的能源生态系统的设计

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1、华南理工大学硕士学位论文木薯为原料的能源生态系统的设计姓名：马书霞申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：陈砺20050501摘要摘要经济发展和社会进步的同时，人类活动对自然界的扰动，无论在覆盖面积还足影响程度在逐渐加深；j：农业发展消耗大量资源，资源紧缺矛盾将不断加重；大气污染严重；多数河流受到排放的废水破坏；土壤侵蚀范围扩大；因此减轻人类活动对环境的影响和破坏是我们必须解决的问题。众所周知能源是社会发展的动力，能源会影响经济发展速度。目前中国经济迅速增长，足能源消费大国。而我国的能源效率较低，美国和日本等发达国家的

2、能源利用效率为中国的3～4倍。我国的自1993年以来，成为石油净进口国，2004年成为第二石油进口大国。汽车燃料是石油产品消耗主要组成部分。往汽油中以10％的比例加入变性燃料酒精作为汽车燃料可以不改变汽车部件，动力基本末变化，汽车尾气有害物质降低。因此发展生物质为原料的燃料酒精是缓解能源紧张的一种长期有效途径。广东是我国经济发展前沿地带，能源消耗巨大。广东省地形以丘陵和半山区为主，我国木薯适宜生长的几个地区之一。木薯是亚热带薯类作物，含有丰富的碳水化合物，杂质少，被公认为上乘酒精生产原料。山区交通发展缓慢，山区农民增收难

3、度较大。提出和设计以木薯为原料的能源生态系统，可以解决能源、环境问题和农民增收难的三重问题。能源生态系统为可持续发展指引了新的方向。本文根据工业生态学的理论与设计方法，为广东省惠州市杨村镇，提出和设计了小薯为原料的能源生态系统。系统利用传统技术和新型生产技术把低热值、低转化率的生物质木薯转化成液态能源一一燃料酒精和气念能源一一气化可燃气。系统中木薯生长过程利用太阳能光合作用吸收二氧化碳释放新鲜氧气；发酵废醪液处理后，上清液消毒后循环再利用，固体部分生产饲料和有机肥，全系统无废物排放。能源系统原料为呵再生资源，满足可持续发

4、展的需要。解决现有燃料乙醇生产技术中资源利用率低，废糟液、木薯杆焚烧引起的环境污染等一系列问题。通过高新技术的集成和运用工业生态学及循环经济的理论技术，最大深度地利用资源和降低燃料乙醇生产过程对环境造成的影响和降低对石油资源的依赖。本设计分析了能源生态系统中的子系统。介绍了木薯原料子系统中的木薯基本特性，提出了科学种植和管理木薯的方法；在燃料生产子系统中介绍先进的单元操作方法和条件；详细分析了燃料酒精制备方法。提出了能源系统中的丁业酒精生产过程的工艺流程；本薯干气化子系统利用生物质气化技术设计把木薯杆转华南理丁人学硕士学

5、位论文化成乃‘便使用的可燃气；提出气化可燃气体和废水厌氧发酵生成的可燃气体通过管道输送到居民区作燃料使用的可燃气利用予系统。利用工业生态学中的生命周期评价的评价方法研究和衡量能源生态系统能耗。对术薯洒精生命周期评价分析，与汽油生产相比，系统能耗总体高于汽油生产，关键由燃料生产的能耗高造成的。计算了新型木薯杆气化的能耗效率。设定了25000t／a工业酒精生，“规模的系统，并给卅工业酒精生产过程中物料进出能源系统、消耗水量和蒸汽量的计算结果。对能源生态系统中的工业酒精生产、燃料酒精生产成木、和木薯杆气化生产成本进行了估算，分

6、析了能源系统巾的外部收益。论文最后列出能源系统中的酒精生产部分程序计算框图和程序设计过程窗体文件的部分编码。关键词：木薯；能源生态系统；燃料酒精；生命周期评价ⅡAbstFactAbstractWiththedevelopingofeconomyandsociety,thehuman’Seffectisdeepeningonbothcoveringareasandinfluencedegree．Industryandagricultureconsumehugeresource．Thecontradictionofresou

7、rceshortagebecomesmoreandmoreseriously；theatmosphereispollutedbadly；mostriversandsomeundergroundwateraredesffoyedbythewastewater．Theerodedsoils’extentspreadscontinually．Soredudngthehumanactivitieswhichaffectandevendestroyenvironmentisourworkthatmustbesolved．Aswea

8、llknow,theenergyisthepowerofthesociety’Sdevelopment，andenergyinfluencethedevelopingrate．NowChinaisdevelopingandenergyneedisalmostmostintheworld．Butourenergyusi