木薯乙醇-柴油混合燃料的生命周期评价

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1、第33卷第9期可再生能源Vol.33No.92015年9月RenewableEnergyResourcesSept.2015木薯乙醇-柴油混合燃料的生命周期评价11121李百成，张承亮，陈振斌，蒋盛军，刘赛武（1.海南大学机电工程学院，海南海口570228；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南儋州571737）摘要：文章对E10，E15，E20及柴油进行生命周期评价。结果表明：与传统柴油相比，E10的全生命周期能耗与柴油相当，E15和E20全生命周期分别节能4.6%和6%；在全生命周期碳排放方面，E10，E15和E2

2、0分别减排2%，3.04%，4.1%；在标准排放物方面，除NOx增排外，SOx，PM10，CO，VOC均达到减排的效果，其中VOC，PM10的减排效果较为明显。关键词：生命周期评价；混合燃料；能耗；碳排放；标准排放物中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）09-1434-05DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.09.0260引言木薯种植、原油开采开始直至燃料燃烧的系统过化石能源短缺和环境污染的日益严重，已成程，由原料、燃料、车辆和燃烧使用4个阶段组成。为中国当今社

3、会所面临的重大问题，考虑到能源木薯-乙醇全生命周期及各阶段的组成部分如图安全、环境保护和经济可持续发展，许多专家学者1所示。[1]和科研机构在积极寻求石油替代燃料。原酵蒸脱蒸废料母煮醪生物乙醇等车用替代能源具有可再生、环境处发液处理酵化水馏理友好、燃烧性能良好的优势。以木薯为原料生产燃农药汽车原木薯料乙醇符合中国“不争粮，不争（食）油，不争糖，充磷肥木薯乙醇料生产与运输钾肥种植转化[2]燃分利用边际土地”的粮食发展战略。乙醇作为一氮肥木薯乙汽车醇柴油制造烧开采柴油种含氧燃料，在内燃机燃烧过程中具有自供氧的原油提炼汽车的开采加工报废

4、与储存回收作用，用乙醇部分替代柴油，可以降低柴油机排放对环境造成的污染[3]，[4]。近年来，国内外对乙醇-柴运输运输原料阶段燃料阶段燃烧阶段车辆阶段油混合燃料的制备、发动机燃烧和排放性能等方图1乙醇-柴油的全生命周期系统框图[3]~[5]面进行了大量的研究。Fig.1Theoveralllife-cycleofcassavaderivedethanol-diesel[6]，[7]生命周期评价是对一种产品从“摇篮到坟blendedfuel墓”全生命周期内对环境的压力进行评价的客观1.1功能单元定义过程。生命周期评价可从系统的角度对

5、产品进行化石能源强度：车辆行驶1km的全生命周期更加全面地认识、评估、改进，以做出正确的、可持一次化石能源（煤炭、石油、天然气）总消耗量[8]续发展的决策。本文对E10（乙醇和柴油体积比（MJ/km）。为1∶9），E15（乙醇和柴油体积比为3∶17），E20（乙碳排放强度（GHG）：车辆行驶1km的全生命醇和柴油体积比为1∶4）及柴油这4种燃料进行生周期碳排放量（g/km）。温室气体包括CO2，CH4，命周期评价，探讨混合燃料E10，E15，E20的节能N2O，计算时都折算成CO2当量。减排效果。标准排放物强度：车辆行驶1km，N

6、Ox，SOx，1生命周期评价PM10，CO，VOC的全生命周期排放量（g/km）。木薯乙醇-柴油混合燃料的生命周期是指从1.2计算方法收稿日期：2015-05-11。基金项目：海南自然科学基金资助项目（808171）；海南大学中西部计划学科重点领域建设项目（ZXBJH-XK015）；海南省研究生创新科研课题（Hys2015-30）。通讯作者：陈振斌(1968-)，男，教授，福建建瓯人，硕士生导师，研究方向为车用生物质燃料及应用研究。E-mail：ebin1208@tom.com·1434·李百成，等木薯乙醇-柴油混合燃料的生命周期

7、评价1.2.1全生命周期化石能源计算方法应的换算得出每生产1kg乙醇燃料,木薯种植阶生命周期化石能源计算方法为段所消耗的化石能源强度及碳排放强度，结果如4表2所示。从表2中数据可以计算出，氮肥的投入ELC，j=Σ[EIm，jΣ（SHm，j，nEFLC，n）]（1）是此阶段化石能耗及碳排放的主要因素，分别占m=1n=1式中：ELC，j为行驶1km，终端能源j的全生命周期到本阶段化石能耗及碳排放的59.6%和71%。化石能源强度（MJ/km）；EIm，j为终端能源j的m表1木薯种植阶段数据Table1Datafromcassavapl

8、antingstage阶段所有工艺能耗总和（MJ/km）；SHm，j，n为过程燃料n在获取终端能源j的m阶段所有工艺燃料消生物原料氮肥磷肥钾肥含水淀粉农药质产量投入投入投入率含量投入耗能耗比；EFLC，n为过程燃料n的全生命周期化石原料/t-2-2