基于Aspen Plus的自供热式吸附强化生物质气化制氢
万宏宾1
崔洪宇1
姚金刚2
范超3
牛保鑫1
柳善建1
颜蓓蓓4
陈冠益5
程占军4
1.山东理工大学 农业工程与食品科学学院,山东 淄博 2550002.山东理工大学 农业工程与食品科学学院,山东 淄博 255000;南开大学 先进能源材料化学教育部重点实验室,天津 300071;天津大学 环境科学与工程学院,天津 3000723.山东理工大学 农业工程与食品科学学院,山东 淄博 255000;天津大学 环境科学与工程学院,天津 300072;天津商业大学 机械工程学院,天津 3001344.天津大学 环境科学与工程学院,天津 3000725.天津大学 环境科学与工程学院,天津 300072;天津商业大学 机械工程学院,天津 300134
摘要：在"双碳"背景下,生物质能作为可再生能源的关键组成部分,逐渐成为实现碳中和目标的重要技术路径.自供热式吸附强化生物质气化(SSEG)作为一种新兴的气化技术,通过吸附与气化的协同作用,在提高氢气生产效率和减少碳排放方面表现出显著的优势.因此,自供热式吸附强化生物质气化与蒸汽重整耦合(SSEG-SR)工艺被提出.利用Aspen Plus软件对该工艺进行建模与仿真,采用吉布斯反应器对气化与重整过程进行热力学建模,并结合Peng-Robinson立方状态方程和Boston-Mathias函数进行物性估算,从物料流、能量流、经济性及环境影响等方面对SSEG-SR工艺链进行了全面分析.通过与现有试验数据和工业运营数据的对比,验证了模型构建的准确性和可靠性.物料流分析结果表明:生产 1 t氢气SSEG-SR工艺需消耗 7.63 t生物质原料,氢气转换率达到 77.35%.能量分析显示,输入系统的 7 468.11 kW能量中,有 279.99 kW用于气化供能,4 362.52 kW转化为氢能,系统的能量转换效率为 58.42%.经济分析表明,SSEG系统的总资本投资为 9.2×108 元,是同规模煤制氢工艺的 1.2 倍,最终氢气成本为 18.2 元/kg.环境分析结果显示,SSEG-SR工艺处理 1 t生物质的全球升温潜能值(GWP)与酸化潜能值(AP)分别为 1 036.83 kg和 6.40 kg.SSEG-SR工艺的开发与应用,对推动生物质能高效、低碳转化技术向绿氢产业的推广具有重要意义,有助于加速"双碳"目标下的可持续能源转型.
关键词：生物质气化自供热Aspen Plus模拟绿氢经济环境分析
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：国家自然科学基金(52336008)国家自然科学基金(52476209)山东省自然科学基金资助项目(ZR2024ME155)山东省高等学校优秀青年创新团队发展计划资助项目(2022KJ324)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 216-225 )
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