CN108195091A - 一种利用太阳能烘焙生物质的方法 - Google Patents

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梅艳阳
王�华
武齐
解树宽
张刘钢
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Abstract

本发明提供一种利用太阳能对生物质进行烘焙预处理的方法，由于采用太阳能作为热源，整个生物质烘焙过程几乎不耗能，有效解决了目前生物质烘焙过程耗能较高的问题。本发明利用聚光式太阳能集热方法获得高温，并通过对温度的监测与控制使生物质烘焙处理保持在一定温度范围内；利用连续进料方法将生物质原料以一定速度连续输送通过太阳能烘焙单元，调节输送速度，以保证生物质原料在太阳能烘焙单元中的滞留时间，在太阳能烘焙单元出口得到烘焙后生物质。太阳能烘焙单元为惰性气体气氛，烘焙过程产生的气体及通入系统的惰性气体一起流出太阳能烘焙单元，以保证对生物质原料的烘焙处理在惰性气氛中进行。

Description

一种利用太阳能烘焙生物质的方法
技术领域
本发明专利涉及一种生物质烘焙预处理方法，尤其涉及一种利用太阳能烘焙生物质的方法。
背景技术
生物质的含水量和含氧量都较高，并且不易储存、较难破碎，导致其产物热值及品质都较低，这很大程度上抑制了生物质高温裂解气化或液化的发展。烘焙预处理技术的出现大大改善了生物质的物理和化学特性，受到了国内外广泛的关注和重视。生物质原料烘焙是反应温度介于 200～300 ℃之间，常压、无氧的条件下进行的慢速热解过程。烘焙后的生物质不仅大大降低了生物质的水分含量和氧气含量，而且其低位热值也得到了显著提高。但是生物质烘焙耗能较大，据文献报道，即使是在对生物质研磨后进行300℃烘培，所需的能量仍然高达 24 kWh /t。因此，目前需要本领域研究人员迫切解决的重要问题是提出切实可行的生物质烘焙低能耗方案，以促进烘焙预处理方法在生物质高温裂解领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用太阳能对生物质进行烘焙预处理的方法，由于采用太阳能作为热源，整个生物质烘焙过程几乎不耗能，有效解决了目前生物质烘焙过程耗能较高的问题。
本发明有以下有益效果：
1、本发明所涉及的生物质烘焙的热源来自于太阳能，而不是采用传统的化石燃料作为热源，解决了生物质烘焙过程中的能耗问题。
2、本发明所涉及的生物质烘焙过程通过辐射和导热的形式将热量由受热面传递给生物质材料，整个过程中除惰性气体（如氮气）外没有其他介质与生物质接触，保证烘焙过程生物质的烘焙效果。
3、本发明所涉及的生物质烘焙的热源来自于太阳能，太阳能为清洁能源，故生物质烘焙过程不会对环境产生不利影响。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，
利用聚光式太阳能集热方法获得高温，并通过对温度的监测与控制使生物质烘焙处理保持在一定温度范围内；利用连续进料方法将生物质原料（6）以一定速度连续输送通过太阳能烘焙单元（1），调节输送速度，以保证对生物质原料（6）在太阳能烘焙单元（1）中的滞留时间，在太阳能烘焙单元（1）出口得到烘焙后生物质（8）；太阳能烘焙单元（1）为惰性气体气氛，烘焙过程产生的气体及通入系统的惰性气体一起流出太阳能烘焙单元（1），以保证对生物质原料（6）的烘焙处理在惰性气氛中进行。
进一步，所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其结构特征在于，包括太阳能烘焙单元（1）、进料单元（2）、太阳能集热单元（3）、太阳能自动跟踪单元（4）、温度监测与控制单元（5）、惰性气体进口（7）和气体出口（9），其中，
所述的太阳能集热单元（3）以聚光的方式收集太阳能并聚焦在太阳能烘焙单元（1），太阳能自动跟踪单元（4）与太阳能集热单元（3）连接，用于控制太阳能集热单元（3）的方向和角度，以保证在一定的采光面积上获得最大太阳辐射能；所述的温度监测与控制单元（5）一端与太阳能烘焙单元（1）相连，另一端与太阳能集热单元（3）相连；进料单元（2）与太阳能烘焙单元（1）相连；惰性气体进口（7）与太阳能烘焙单元（1）一端相连，气体出口（9）与太阳能烘焙单元（1）另一端相连。
进一步，所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征还在于，太阳能集热单元（3）采用轴聚光或点聚光的方式聚焦太阳辐射能，并将其聚焦到太阳能烘焙单元（1）的受热面，使其获得高温。
进一步，所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，所述的进料单元（2）的进料速度采用如下方法控制：v=L/t，其中v表示进料速度，m/s；L表示太阳能烘焙单元（1）的烘焙部分长度，m；t表示预设烘焙滞留时间，s。
进一步，所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，温度监测与控制单元（5）通过判断太阳能烘焙单元（1）中的温度与所设目标温度的大小关系，调整太阳能集热单元（3）的采光面积，以达到改变太阳能烘焙单元（1）温度的目的，具体方法如下：
当温度监测与控制单元（5）检测到太阳能烘焙单元（1）中的温度高于正常的预设额定烘焙温度时，温度监测与控制单元（5）调节太阳能集热单元（3）的采光面积，通过调节采光板的切向位置按比例减少太阳能集热单元（3）的采光面积。
附图说明
图1是本发明的系统组成示意图。
图2是本发明太阳能烘焙和集热单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步地详细阐述。
如图所示，该方法采用太阳能聚光的方式集热作为生物质烘焙的热源，在实际中可以采用抛物型反光板（31）将太阳辐射能汇聚成轴聚光的形式，在聚光轴上采用全玻璃真空管（32），外管为高透光率玻璃，内管为玻璃管或者不锈钢管，内管外壁具有高吸收率选择性涂层，内管内部为太阳能烘焙单元（1），使太阳辐射能转变为热能，并通过太阳能烘焙单元（1）的传热表面传递给其内部的生物质原料（6），生物质原料（6）从给料仓（21）通过螺旋进料器（22）进入太阳能烘焙单元（1），控制生物质原料（6）以一定速度通过太阳能烘焙单元（1），烘焙时间一般设置为30min，生物质原料（6）在太阳能烘焙单元（1）的输送速度的具体确定方法：速度等于太阳能烘焙单元（1）的长度除以烘焙时间，例如，太阳能烘焙单元（1）的生物质烘焙腔室长度若为3m，则生物质原料（6）在太阳能烘焙单元（1）中的速度应为3m/30min=0.1m/min。整个太阳能集热单元（3）及太阳能烘焙单元（1）由支架（33）支撑。
太阳能集热单元（3）的有效采光面积由太阳能自动跟踪单元（4）保证在不同时刻具有最大采光面积，太阳能自动跟踪单元（4）根据当地地理纬度、日期以及具体时刻调整太阳能集热单元（3）接受太阳辐射的水平和垂直角度，另一方面，温度监测与控制单元（5）用于检测太阳能烘焙单元（1）的温度，并保证其在合理的温度范围内，一般烘焙温度在200～300℃之间，当温度高于该范围，则温度监测与控制单元（5）检测到温度高于合理温度范围时，温度监测与控制单元（5）控制太阳能集热单元（3）的采光部分朝向，此时对太阳能集热单元（3）的控制为温度监测与控制单元（5）的优先权高于太阳能自动跟踪单元（4），直至温度监测与控制单元（5）检测到的太阳能烘焙单元（1）温度达到合理烘焙温度范围。
在运行过程中，惰性气体（如氮气）始终连续从惰性气体进口（7）进入太阳能烘焙单元（1），进入太阳能烘焙单元（1）的氮气以及生物质烘焙过程中产生的气体一同从气体出口（9）排出太阳能烘焙单元（1）。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，
利用聚光式太阳能集热方法获得高温，并通过对温度的监测与控制使生物质烘焙处理保持在一定温度范围内；利用连续进料方法将生物质原料（6）以一定速度连续输送通过太阳能烘焙单元（1），调节输送速度，以保证生物质原料（6）在太阳能烘焙单元（1）中的滞留时间，在太阳能烘焙单元（1）出口得到烘焙后生物质（8）；太阳能烘焙单元（1）为惰性气体气氛，烘焙过程产生的气体及通入系统的惰性气体一起流出太阳能烘焙单元（1），以保证对生物质原料（6）的烘焙处理在惰性气氛中进行。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其结构特征在于，包括太阳能烘焙单元（1）、进料单元（2）、太阳能集热单元（3）、太阳能自动跟踪单元（4）、温度监测与控制单元（5）、惰性气体进口（7）和气体出口（9），其中，
所述的太阳能集热单元（3）以聚光的方式收集太阳能并聚焦在太阳能烘焙单元（1），太阳能自动跟踪单元（4）与太阳能集热单元（3）连接，用于控制太阳能集热单元（3）的方向和角度，以保证在一定的采光面积上获得最大太阳辐射能；所述的温度监测与控制单元（5）一端与太阳能烘焙单元（1）相连，另一端与太阳能集热单元（3）相连；进料单元（2）与太阳能烘焙单元（1）相连；惰性气体进口（7）与太阳能烘焙单元（1）一端相连，气体出口（9）与太阳能烘焙单元（1）另一端相连。
3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，太阳能集热单元（3）采用轴聚光或点聚光的方式聚焦太阳辐射能，并将其聚焦到太阳能烘焙单元（1）的受热面，使其获得高温。
4.根据权利要求2所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，所述的进料单元（2）的进料速度采用如下方法控制：v=L/t，其中v表示进料速度，m/s；L表示太阳能烘焙单元（1）的烘焙部分长度，m；t表示预设烘焙滞留时间，s。
5.根据权利要求2所述的一种利用太阳能对生物质进行烘焙处理的方法，其特征在于，温度监测与控制单元（5）通过判断太阳能烘焙单元（1）中的温度与所设目标温度的大小关系，调整太阳能集热单元（3）的采光面积，以达到改变太阳能烘焙单元（1）温度的目的，具体方法：当温度监测与控制单元（5）检测到太阳能烘焙单元（1）中的温度高于正常的预设额定烘焙温度时，温度监测与控制单元（5）调节太阳能集热单元（3）的采光面积，通过调节采光板的切向位置按比例减少太阳能集热单元（3）的采光面积。
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