CN109135779B - 一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质热解技术领域，并公开了一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置，该装置包括聚光器、反应器、低温熔盐罐、高温熔盐罐和产物收集器，聚光器反射太阳光的能量并将其传递给反应器使其温度升高，待热解的生物质进入反应器进行热解反应；反应器的中心轴上设置两端分别与低温熔盐罐和高温熔盐罐连接的熔盐管道，当太阳光充足时，低温熔盐进入熔盐管道吸收反应器中的热量形成高温熔盐，以此储存太阳能热量；当太阳光不足时，高温熔盐罐中的高温熔盐释放热量供生物质热解，以此实现全天不间断的热解待热解的生物质。通过本发明，实现24小时连续不断地利用太阳能加热生物质发生热解反应，绿色环保，无污染。

Description

一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置
技术领域
本发明属于生物质热解技术领域，更具体地，涉及一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置。
背景技术
太阳能因其可再生、分布广泛、储量巨大、利用简单而格外受到重视。由于太阳能属于辐射能，具有瞬时性的特点，无法保证太阳能持续稳定地输出。为了克服太阳能的瞬时性的缺点，太阳能利用技术往往需要与储能装置搭配使用或者将太阳能转化为化学能储存下来。
生物质是一种重要的可再生能源，具有绿色、低碳、清洁、唯一可再生碳源等特点。但由于其能量密度低，直接燃烧其利用效率很低，为了提高其利用率，通常需要对其进行热化学转化。热解是生物质高效转化的一种方式，采用热解技术可将生物质转化为炭、气、油三种有利用价值的产品。而传统的自热式生物质热解技术需要至少燃烧10％的生物质原料提供热解反应所需热量，既降低了能量升级因子又造成了环境污染。因此，急需一种绿色无污染，以及能量升级因子高的装置解决现有技术中的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置，通过对其关键组件聚光器和反应器的结构设计和布局的设置，使得在阳光充足的情况下，充分吸收太阳光能量用于热解生物质，同时将热能储存在熔盐中，在阳光不充足的情况下，通过将储存的热能释放以供热解反应，以此实现太阳能的充分使用，提供一种绿色无污染的能量，避免污染，同时实现全天不间断的热解反应，提高热解效率。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置，其特征在于，该装置包括聚光器、反应器、低温熔盐罐、高温熔盐罐和产物收集器，其中，
聚光器分布在反应器的外表面，用于反射太阳光的能量并将其传递给反应器，以此使得该反应器中的温度上升；反应器的一端设置有原料入口，待热解的生物质从该原料入口进入反应器，该反应器的温度上升后待热解的生物质热解，生成的产物被设置在反应器另一端的产物收集器收集；
另外，反应器的中心轴上设置有熔盐管道，该熔盐管道的两端分别与低温熔盐罐和高温熔盐罐连接，当聚光器反射太阳光能量充足时，低温熔盐罐中的低温熔盐进入熔盐管道吸收反应器中的热量被加热，被加热后的熔盐进入高温熔盐罐中，以此存储热量；当聚光器不反射太阳光能量或反射的太阳光热量不足时，高温熔盐罐中的高温熔盐进入熔盐管道中，释放热量使得反应器中的温度上升供待热解的生物质热解，以此实现全天不间断的热解待热解的生物质。
进一步优选地，熔盐管道上缠绕设置有螺旋状的叶片，熔盐管道旋转时带动叶片旋转从而实现待热解生物质在反应器中从原料入口到产物收集器一端的输送。
进一步优选地，反应器的外部设置有透明真空罩，该透明真空罩将反应器包覆其中，用于减少反应器中热量的散失，同时保证聚焦的太阳光穿透到反应器外壁。
进一步优选地，产物收集器包括固体产物收集器、净化器，固体收集器设置在反应器的下端，用于收集热解反应的固体产物，净化器与设置在反应的上方的出口连接，热解反应的液体和气体产物经气体出口进入净化器，被该净化器净化后获得净化后的液体和气体产物。
进一步优选地，聚光器为槽式聚光器，表面布置抛物面聚光镜片，反应器设置在聚光器的焦点处。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明提供一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置，将太阳能与生物质的热解相结合，通过将太阳光充足的时候的太阳能热量进行存储，在太阳能不充足的时候将存储的热量供热解所用，解决聚光太阳能热解技术受光照条件影响，很难连续稳定运行的问题，又可以将生物质物料全部转化为热解产物，提高生物质原料的能量升级因子；
2、本发明所涉及的热解反应所需热量全部来自太阳能，热解生物质产生的热解产物全部转化为炭、气、油三种产物，绿色环保，无污染，提高了生物质热解反应的能量升级因子；
3、本发明将螺旋给料器与热解反应器进行结合，实现了太阳能槽式反应器中的连续给料；此外将熔融管布置在反应器内部，实现了热解反应的同时吸收和存储太阳能。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的利用太阳能全天不间断热解生物质的装置的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-聚光器 2-反应器 3-低温熔盐泵 4-低温熔盐罐 5-生物碳收集器 6-高温熔盐泵 7-高温熔盐罐、8-净化器 9-原料入口 10-气体出口 11-固体出口 21-玻璃管 22-真空层 23-金属外壳 24-反应层 25-熔盐管道 26-叶片 27-旋转连接头
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是按照本发明的优选实施例所构建的利用太阳能全天不间断热解生物质的装置的结构示意图，如图1所示，一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置，包括槽式聚光器1、反应器2、低温熔盐泵3、低温熔盐罐4、生物炭收集器5、高温熔盐泵6、高温熔盐罐7、净化器8、原料入口9、气体出口10、固体出口11，螺旋状叶片26置于反应器内部，生物质原料从原料入口9进入反应层24，由螺旋状叶片26连续输送，并吸收热量发生热解反应，反应产生的气体经气体出口10到净化器8中净化分离并分别收集气体产物D以及液体产物C，固体产物经固体出口11直接落入生物炭收集器5自然冷却。
在光照条件充足时，直接利用聚光太阳能借助反应器2完成生物质的热解反应，同时低温熔盐罐4中的低温熔盐经低温熔盐泵3送至反应器2的熔盐管道25中，利用反应富余的太阳能将冷熔盐加热，加热后的熔盐作为储热介质送至高温熔盐罐7中存储。
在光照条件不足时，高温熔盐罐7中高温熔盐经高温熔盐泵6送至熔盐管道25中，加热生物质发生热解反应，冷却后的熔盐送至低温熔盐罐4中存储。
反应器2包括玻璃管21、真空层22、金属外壳23、反应层24、熔盐管道25、螺旋状叶片26、旋转连接头27、原料入口9、气体出口10、固体出口11，玻璃管21与金属外壳23之间是真空层22，金属外壳23与熔盐管道25之间是反应层24，螺旋状叶片26与旋转连接头27相连，气体出口10与净化器8相连，固体出口与生物炭收集器5相连。
螺旋状叶片26在反应层24中，能借助旋转连接头27连续不断地输送生物质。熔盐管道25在反应层24中，熔盐吸热和放热均在熔盐管道25中完成。
生物质原料A从原料入口9进入反应层24，气体出口10与净化器8相连，固体出口11与生物炭收集器5相连。低温熔盐罐4一路直接与螺旋反应器2中的熔盐管道25相连，另一路经过低温熔盐泵3与熔盐管道25相连。高温熔盐罐7一路直接与熔盐管道25相连，另一路经过高温熔盐泵6与熔盐管道25相连。
按照本发明的一个实施例，本发明提供的装置的具体工作过程如下：
在光照条件充足时，生物质原料从原料入口进入反应层，在反应层吸收太阳能发生热解反应，反应温度在控制在400～450℃，反应生成的固体产物温度在400～450℃，固体产物落入生物炭收集器经过自然冷却到常温被收集，反应生成的气体产物温度在400℃左右，在净化器中净化分离，冷却至常温后被收集。同时低温熔盐在吸收富余的太阳能之后，被加热至400℃左右。
在光照条件不足时，生物质在反应层吸收高温熔盐储存的太阳能发生热解反应，反应温度控制在350～400℃，反应生成的固体产物温度在350～400℃，反应生成的气体产物温度在350℃左右。同时400℃左右的高温熔盐释放热量被冷却。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置，其特征在于，该装置包括聚光器(1)、反应器(2)、低温熔盐罐(4)、高温熔盐罐(7)和产物收集器，其中，
所述聚光器(1)分布在反应器(2)的外表面，用于反射太阳光的能量并将其传递给反应器，以此使得该反应器中的温度上升；所述反应器的一端设置有原料入口(9)，待热解的生物质从该原料入口进入所述反应器(2)，该反应器的温度上升后待热解的生物质热解，生成的产物被设置在所述反应器另一端的所述产物收集器收集；
另外，所述反应器(2)的中心轴上设置有熔盐管道(25)，该熔盐管道的两端分别与所述低温熔盐罐(4)和高温熔盐罐(7)连接，当所述聚光器(1)反射太阳光能量充足时，所述低温熔盐罐中的低温熔盐进入所述熔盐管道(25)吸收所述反应器中的热量形成高温熔盐(7)，该高温熔盐进入所述高温熔盐罐中，以此储存太阳能热量；当所述聚光器不反射太阳光能量或反射的太阳光热量不足时，所述高温熔盐罐(7)中的高温熔盐进入所述熔盐管道中释放热量，使得反应器(2)中的温度上升供待热解的生物质热解，以此实现全天不间断的热解过程。
2.如权利要求1的所述装置，其特征在于，所述熔盐管道(25)上缠绕设置有螺旋状的叶片(26)，所述熔盐管道旋转时带动叶片旋转从而实现待热解生物质在反应器中从原料入口到产物收集器一端的输送。
3.如权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述反应器的外部设置有透明真空罩，该透明真空罩将反应器包覆其中，用于减少反应器中热量的散失，同时保证聚焦的太阳光穿透到反应器外壁。
4.如权利要求1的所述装置，其特征在于，所述产物收集器包括固体产物收集器、净化器(8)，所述固体收集器设置在所述反应器的下端，用于收集热解反应的固体产物，所述净化器与设置在所述反应器 的上方的出口连接，热解反应的液体和气体产物经气体出口进入所述净化器，被该净化器净化后获得净化后的液体和气体产物。
5.如权利要求1的所述装置，其特征在于，所述聚光器为槽式聚光器，表面布置抛物面聚光镜片，所述反应器设置在聚光器的焦点处。
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