CN114214080A - 一种基于太阳能的生物质转化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于太阳能的生物质转化装置,包括聚光器、生物质水解室、过滤室、碳化室以及蒸馏室,生物质水解室、碳化室和蒸馏室的下方均设置有聚光器,生物质水解室的输出端连接过滤室,过滤室的输出端分别连接碳化室和蒸馏室;采用本发明所提供的基于太阳能的生物质转化装置,解决了基于太阳能的生物质热解制生物原油的技术问题,具有能耗低、CO2固定、生物质高值利用等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质转化装置,具体而言,涉及一种基于太阳能的生物质转化装置。
背景技术
生物质是一种重要的可再生能源,但由于其能量密度低,直接燃烧其利用效率低。水解(水热液化)可将生物质转化为能量密度更高的生物原油。然而,传统的恒温水解过程通常需要花费较长的处理时间(~几个小时),造成水解过程能耗大、成本高、费时费力。利用太阳能为热源,可以降低生物质水解成本,提高生物质衍生产品的收益,减少污染物和二氧化碳排放,实现生物质高品质地转化。
专利号为201811113789.6的发明专利,介绍了一种利用太阳能全天不间断热解生物质的装置,利用高温熔盐热解生物质,利用低温熔盐吸收太阳能储热,可以实现全天候的连续解。该装置有效解决了原有太阳能生物质热解系统无光照时不能运行的问题,但存在下述问题:1)熔盐白天吸收太阳能储热,夜间释放热量对生物质进行加热,在熔盐储热、输送过程中损失大量热量,导致太阳能利用效率降低;2)生物质热解温度高达数百摄氏度,连续稳定热解需要大量热量,无疑需要使用大量熔盐,熔盐本身价格昂贵,且腐蚀性强,使得整个系统投资成本高、运行风险高;3)熔盐存储的可供热解利用的热量非常有限,放热降低到一定温度后,便难以为生物质提供足够热量,导致热解产品含氧量高、能量密度低,产品品质下降等问题,持续稳定运行难。
专利号为202110339709.4的发明专利介绍了一种基于热解焦再循环吸收太阳能的生物质热解方法及系统,首先利用太阳能热解生物质,获得热解焦,再利用热解焦黑度值高的特征,吸收太阳能热量,再送入生物质热解室,间接加热生物质,达到固化太阳能的同时,还弥补了传统生物质热解过程需要燃烧部分生物质提供热量的缺点。然而,热解焦的不连续生产,很难使热解室的温度均衡,难以保障生物质热解品质。
专利号为202011093018.2的发明专利介绍了一种太阳能聚光耦合蓄热燃烧的生物质热解反应系统,采用双热源加热(太阳能与燃烧化学能),白天利用太阳能热解生物质,晚上利用生物质热解产物燃烧加热热解室,以达到连续热解的目的。然而,生物质热解产物的燃烧,无疑是对能源的再次浪费。
Liu等(Fast hydrothermal co--liquefaction of corn stover and cowmanure for biocrude and hydrochar production)采用快速水热共液化法,将玉米秸秆、牛粪等转化为生物原油,产率高达24%,因此如何高效地解决生物质热解制生物原油便成了首要的技术问题。
发明内容
鉴于此,本发明提供了一种基于太阳能的生物质转化装置,解决了基于太阳能的生物质热解制生物原油的技术问题,具有能耗低、CO2固定、生物质高值利用等优点。
本发明提供了一种基于太阳能的生物质转化装置,包括聚光器、生物质水解室、过滤室、碳化室以及蒸馏室,所述生物质水解室、所述碳化室和所述蒸馏室的下方均设置有所述聚光器,所述生物质水解室的输出端连接所述过滤室,所述过滤室的输出端分别连接所述碳化室和所述蒸馏室。
进一步地,所述生物质水解室上设置有进水口和进气口,所述进水口用于注水,所述进气口用于加入CO2气体。
进一步地,所述生物质水解室上设置有温度传感器和压力传感器。
进一步地,所述生物质水解室的温度范围为120~300℃。
进一步地,所述生物质水解室的压力范围为0.5-20MPa。
进一步地,所述碳化室的温度范围为500-900℃。
本发明所提供的一种基于太阳能的生物质转化装置,主要包括聚光器、生物质水解室、过滤室、碳化室以及蒸馏室,其中,生物质水解室、碳化室和蒸馏室分别位于聚光器上方,用于吸收热量,并维持一定温度;生物质水解后,形成的残渣和水解液经过滤室分别进入碳化室和蒸馏室;生物质残渣在碳化室中处于高温下进行碳化处理,得到生物炭;另外,生物质水解液在蒸馏室中进行蒸馏,得到木糖;总的来说,本发明利用聚光器分别为生物质水解室、碳化室、蒸馏室提供能量,在高压水、CO2环境下生物质发生水解,得到残渣和水解液;具有能耗低、CO2固定、生物质高值利用等优点。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的一种基于太阳能的生物质转化装置的工作原理图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一:
参见图1,图中示出了本发明实施例一提供的一种基于太阳能的生物质转化装置,其包括聚光器1、生物质水解室、过滤室、碳化室以及蒸馏室,生物质水解室、碳化室和蒸馏室的下方均设置有聚光器1,生物质水解室的输出端连接过滤室,过滤室的输出端分别连接碳化室和蒸馏室;生物质水解室上设置有进水口2和进气口3,进水口2用于注水,进气口3用于加入CO2气体。
本实施例所提供的一种基于太阳能的生物质转化装置,主要包括聚光器1、生物质水解室、过滤室、碳化室以及蒸馏室,其中,生物质水解室、碳化室和蒸馏室分别位于聚光器1上方,用于吸收热量,并维持一定温度;生物质水解后,形成的残渣和水解液经过滤室分别进入碳化室和蒸馏室;生物质残渣在碳化室中处于高温下进行碳化处理,得到生物炭;另外,生物质水解液在蒸馏室中进行蒸馏,得到木糖;总的来说,本发明利用聚光器1分别为生物质水解室、碳化室、蒸馏室提供能量,在高压水、CO2环境下生物质发生水解,得到残渣和水解液;具有能耗低、CO2固定、生物质高值利用等优点。
实施例二:
参见图1,图中示出了本发明实施例二提供的一种基于太阳能的生物质转化装置,本实施例在上述实施例的基础上还进一步地做出了以下作为改进的技术方案:生物质水解室上设置有温度传感器4和压力传感器5;生物质水解室的温度范围为120~300℃,具体可以根据需要设置成120℃、210℃或300℃;生物质水解室的压力范围为0.5-20MPa,具体可以根据需要设置成0.5MPa、5MPa、10MPa或20MPa。
通过上述进一步的改进,使得本实施例相较于现有技术还具有以下优点:能够实时监测生物质水解室的温度和压力,提高水解效果。
实施例三:
参见图1,图中示出了本发明实施例三提供的一种基于太阳能的生物质转化装置,本实施例在上述实施例的基础上还进一步地做出了以下作为改进的技术方案:碳化室的温度范围为500-900℃。具体的,可以根据实际需要设置成500℃、600℃、700℃、800℃或900℃。
通过上述进一步的改进,使得本实施例相较于现有技术还具有以下优点:能够获得较好的碳化效果,得到生物炭。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种基于太阳能的生物质转化装置,其特征在于,包括聚光器(1)、生物质水解室、过滤室、碳化室以及蒸馏室,所述生物质水解室、所述碳化室和所述蒸馏室的下方均设置有所述聚光器(1),所述生物质水解室的输出端连接所述过滤室,所述过滤室的输出端分别连接所述碳化室和所述蒸馏室。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的生物质转化装置,其特征在于,所述生物质水解室上设置有进水口(2)和进气口(3),所述进水口(2)用于注水,所述进气口(3)用于加入CO2气体。
3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能的生物质转化装置,其特征在于,所述生物质水解室上设置有温度传感器(4)和压力传感器(5)。
4.根据权利要求3所述的一种基于太阳能的生物质转化装置,其特征在于,所述生物质水解室的温度范围为120~300℃。
5.根据权利要求4所述的一种基于太阳能的生物质转化装置,其特征在于,所述生物质水解室的压力范围为0.5-20MPa。
6.根据权利要求5所述的一种基于太阳能的生物质转化装置,其特征在于,所述碳化室的温度范围为500-900℃。
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