CN107099447A - 蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微藻高能效处理技术领域，具体涉及一种蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统，包括蒸发器，所述蒸发器的入口管路上连接两段换热器以及入口泵，所述蒸发器顶部管路连接分离器，所述蒸发器底部管路与所述分离器底部管路一起连接至混合器入口，所述分离器顶部连接至压缩机，所述压缩机出口蒸汽通入所述两段换热器中第二段换热器进行热交换后由冷却器冷凝后排出，所述混合器出口管路连接所述两段换热器中第一段换热器进行热交换后经管路连接至下一个工序。设置蒸汽再压缩步骤，使用了冷凝热，提高了回收热能级，湿藻通过和干藻以及压缩蒸汽进行能量交换，提高能效利用，避免了预热器的加入，直接进入蒸发器。
Description
技术领域
本发明涉及微藻高能效处理技术领域，具体涉及一种蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统。
背景技术
化石燃料的逐渐衰竭及其导致的温室效应等问题促进了可再生能源的快速发展。生物能源展现了可持续性、环境友好性以及很好地适应性，此外，生物能源还可以降低CO2的排放，是一种很好的化石燃料替代品。
生物能源按其原料不同大致可分为三代。第一代生物能源其原料包括糖、谷物以及油料作物种子等，但是由于其对耕地的占用，利用以可食用生物质为原料的生物能源是不切实际的；第二代生物能源原料是非食用性纤维素生物质，包括农林废弃物以及非食用性生物质，但是对第二代生物能源的利用还存在一系列的技术问题；第三代生物能源原料则以微藻为主。一些微藻在适宜的环境条件下，每单位质量的干藻最高可以生产50～70％的油脂。然而，在工业化生产之前，必须解决技术和经济问题。微藻复杂的生产路线(包括培养、收获、干燥、油脂萃取和酯基转移)导致了生物柴油的高生产费用。
干燥和油脂萃取是油脂萃取一系列生产路线中耗能最大的部分，占用了大约90％的能量。传统工艺中仅仅利用干燥后的干藻通过与湿藻交换能量来降低预加热过程的能量需求，没有充分利用热能。
因此，有必要研究高能效的微藻干燥和油脂萃取过程。尽管微藻干燥中的热循环技术以及用有机溶剂进行油脂萃取等技术一直在不断发展，对于微藻干燥和油脂萃取的综合能量评估仍旧缺乏。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供了一种蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统，包括蒸发器，所述蒸发器的入口管路上连接有串联的两段换热器以及入口泵，所述蒸发器顶部出口管路连接至分离器的入口，所述蒸发器底部出口管路与所述分离器底部出口管路一起连接至混合器入口，所述分离器顶部出口管路连接至压缩机的入口，所述压缩机的出口管路连通至所述两段换热器中第二段换热器内进行热交换后串联一冷却器，所述混合器的出口管路连通至所述两段换热器中第一段换热器内热交换。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、相对传统的微藻干燥系统而言，该系统对干燥器顶端的气体进行了蒸汽再压缩，进入第二段换热器和湿藻交换热量，同时还利用干燥后的干藻同湿藻进行能量的交换。在微藻干燥过程进行蒸汽再压缩，提高了能效并且同湿藻交换能量，同时还实现了湿藻和干藻能量的互换。
2、本发明微藻干燥阶段，设置蒸汽再压缩步骤，使用了冷凝热，提高了回收热能级，湿藻通过和干藻以及压缩蒸汽进行能量交换，提高能效利用，避免了预热器的加入，直接进入蒸发器。
3、本发明采用压缩机，通过对蒸汽加压，提高蒸汽热量的利用效果，降低固体生物质的水分，实现热回收。
4、本发明结构简单，易于实现，整过程很好地降低了能效和操作费用，避免了加热器的引入，相对传统工艺节约了41.7％的能量，整个过程大大降低操作费用，并实现对微藻干燥过程能效利用的综合分析，为综合能量评估提供可靠的信息。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图标记：1—入口泵，2—第一段换热器，3—第二换热器-，4—蒸发器，5—分离器，6—混合器，7—压缩机，8—冷却器，9-出口泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步描述。
如图1所示，蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统，包括蒸发器4，所述蒸发器4的入口管路上连接有串联的两段换热器2、3以及入口泵1，所述蒸发器4顶部出口管路连接分离器5的入口，所述蒸发器4底部出口管路与所述分离器5底部出口管路一起连接至混合器6入口，所述分离器5顶部出口管路连接至压缩机7的入口，所述压缩机7的出口管路连通至所述两段换热器中第二段换热器3内热交换后串联冷却器8，冷凝后排出压缩水，所述混合器6出口管路连通至所述两段换热器中第一段换热器2进行热交换后获得干藻，经出口泵9经管路连接至下一个工序。
本发明实现过程如下：
湿藻通过入口泵1进入微藻干燥系统，首先在第一段换热器2中湿藻与干藻交换获取能量，与现有技术相比如图1所示，本发明在第二段换热器3中湿藻再与分离器4中分离出的高压高温气相交换获取热量，经过这两步热量的交换，进入蒸发器4。蒸发器4底部出料干藻回到第一段换热器2和湿藻交换热量后通过出口泵9运送到下一阶段，蒸发器4顶部出口蒸汽通过分离器5分离后的底部出料干燥与蒸发器4的底部出料干藻在混合器6内混合输送至第一段换热器2内给湿藻供给热能；分离器5分离后的顶部气相进入压缩机7，提高可用能效后在第二段换热器3中对湿藻加热，残余的水蒸气经过冷却器8排出压缩水。
本发明不局限于上述的具体实施方式，本领域的相关人员在不脱离本发明系统形式的情况下，做出的运行及控制模式变更均属于本发明的保护之内。
Claims (1)
1.蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻干燥系统，包括蒸发器(4)，所述蒸发器(4)的入口管路上连接有串联的两段换热器(2)、(3)以及入口泵(1)，其特征在于，所述蒸发器(4)顶部出口管路连接至分离器(5)的入口，所述蒸发器(4)底部出口管路与所述分离器(5)底部出口管路一起连接至混合器(6)入口，所述分离器(5)顶部出口管路连接至压缩机(7)的入口，所述压缩机(7)的出口管路连通至所述两段换热器中第二段换热器(3)内热交换后串联一冷却器(8)，所述混合器(6)的出口管路连通至所述两段换热器中第一段换热器(2)内热交换。
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