基于煤与生物质互补气化技术的新型制氢系统的技术经济与环境评估

气化过程是煤基制氢系统的核心过程之一,通过立式管式炉研究了煤与生物质的共热解行为,并提出了一种基于煤与生物质互补气化技术的新型制氢系统。煤与生物质共热解的协同作用促进了热解气生成,提高了气化效率。燃烧能量品位较低的生物质为气化反应供热,提高了气化和燃烧反应间的品位匹配程度。此外,互补气化技术使用碳中性生物质燃料能够大幅降低碳排放。使用AspenPlus软件对新型和参考系统进行仿真,从热力学、碳排放和经济可行性3个方面评估新型和参考系统的性能。结果表明:生物质掺混比为0.25时,热解过程协同作用最显著,新型系统能量和㶲效率分别为76.82%和64.56%,均高于参考系统。新型系统的碳排放量为1.12t/h,相对传统水煤浆制氢系统能够大幅降低碳排放。新型系统在全生命周期内的动态回收周期、净现值和制氢成本分别为3.41a、269535.58k$和1.37$/kg,具有良好经济效益和应用前景。

张钟(1997—),男,山西忻州人,博士研究生。E-mail:zhangz1103@163.com