CN115449399A - 一种太阳能生物质精炼的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能生物质精炼的方法及设备，其可包括生物质进料系统，该生物进料系统通过生物质的颗粒尺寸控制是柔性的。一些实施例包括从定日镜阵列收集中太阳能热能的化学反应器。生物质进料系统可使用夹带载气，并将各种生物质源以颗粒形态送入太阳能驱动化学反应器。可以使用原始状态或部分烘焙状态的生物质源，只要控制生物质的粒度等参数即可。此外集中的太阳能热能可以驱动颗粒的气化。现场燃料合成反应器可接收来自气化反应的氢气和一氧化碳产物，在烃燃料合成过程中使用氢气和一氧化碳产品以产生液态烃燃料。

Description

一种太阳能生物质精炼的方法及设备

技术领域

本发明涉及用于精炼生物质和其他材料的系统、方法和设备。更具体地，本发明实施例的一个方面涉及用于精炼生物质和其他材料的太阳能驱动系统、方法和设备。

背景技术

生物质气化是一个吸热过程，由此必须在这一过程中持续引入能量，以推动产品产生。通常，这是通过部分氧化（燃烧）生物质本身来实现的。必须消耗30%至40%的生物质量来驱动该过程，并且在该过程通常受限的温度下（出于效率原因），转化率受限，从而产生更低的产率。相反太阳能驱动的生物精炼厂使用外部能源（太阳能）来提供反应所需的能量，因此无需消耗任何生物质来实现转化。与其他技术相比，采用此方法每生物质吨汽油的加仑产量显著提高，因为用于驱动转换的能源是可再生且无碳的。此外，化学反应器通常设计为在恒定条件下24小时运行，而不是循环运行。

发明内容

一种太阳能生物质精炼的方法及设备，该系统可以通过对精制生物质的粒度控制。一个示例系统包括化学反应器和现场燃料合成反应器，化学反应器可以对准以接收来自定日镜阵列、太阳能聚光盘或两者的组合的集中太阳能热能。在一些实施方案中，生物质进料系统使用夹带载气，并将各种生物质源作为颗粒送入太阳能驱动化学反应器。各种生物质源可以包括三种或多种类型的生物质，只要控制一些参数，包括由进料管线供应的生物质的粒度，而不必改变组成进料系统的组分，这些生物质可以单独或以组合混合物进料。这些来源可能包括稻草、稻壳、玉米秸秆、交换草、非粮食小麦秸秆、果园废弃物、高粱、林业疏伐、林业废弃物、来源分离的绿色废弃物和其他类似的生物质来源。此外，生物质源可以在原始状态或部分烘焙状态下使用，只要控制一些参数，例如颗粒大小。在某些情况下粮食储备生物质也可能被加工。生物质进料系统中有一个或多个进料容器，每个进料容器为太阳能驱动化学反应器中的两个或更多个反应器管提供一个管子集。进料容器具有一个或多个出口，所述出口被配置为在将生物质颗粒分配到两个或更多个反应器管时在需求信号量的10%内供应恒定体积量的生物质颗粒。

在一些实施方案中，集中太阳能热能驱动生物质颗粒的气化，以从气化反应中至少生成氢气和一氧化碳产物。

附图说明

图1为示例过程流程的实施例的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为一些实施例包括太阳能驱动生物质气化为液体燃料或电的过程。该过程还可能包括太阳能合成气衍生产品的生成、化学处理或生物炭或其他类似技术过程。在一个具体实施例中，所述过程是太阳能驱动生物质气化为绿色液体燃料的过程。在一个实施例中，该过程包括以下过程步骤中的一个或多个。

生物质研磨或致密化、运输和卸载100可能是整个过程的一部分。生物质捆可通过压实机进行压缩和压实，以便于通过压缩实现的致密化运输到现场，并且捆的尺寸可例如适合于标准箱车尺寸或运输容器尺寸，以适合于标准压实机尺寸。生物质进料系统之前可配备有研磨系统，该研磨系统配备有机械切割装置和颗粒分类器，例如多孔筛或旋风分离器，以控制颗粒的大小，然后将颗粒送入太阳能驱动化学反应器并在其中气化。

太阳能接收器和气化器106可用于热分解生物质。示例性生物质气化器设计和操作可以包括太阳能化学反应器和太阳能接收器，以生成合成气的组分。可以使用各种定日镜场设计和操作来驱动生物质气化器。一些示例性设计可以包括太阳能集中器、二次集中器、聚焦镜阵列等，以驱动生物质气化器110。可提供生物质气化器108的淬火、气体净化和除灰。一些非先导合成气可以离开系统112。一些气体可以是废品，而其他气体可以在存储118或例如甲醇合成116之前被压缩114。然后，甲醇可以被存储120，用于随后的甲醇到汽油转化122。

Claims (8)

1.一种太阳能生物质精炼的方法及设备，包括：锅炉，用于产生蒸汽并向蒸汽输入端供应蒸汽；具有蒸汽输入和一个或多个反应器管的化学反应器，其中在所述化学反应器中，生物质呈颗粒形式或呈非颗粒形式，或两者兼有，被配置为通过来自所述蒸汽入口的蒸汽下气化，并从所述气化反应器中生成氢气和一氧化碳产物；所述生物质进料系统具有两个或多个进料管线以将生物质供应到化学反应器中，其中用于加压夹带载气的气源连接到生物质进料系统；热干燥单元向生物质施加热量，以提供干燥的生物质以进入生物质进料系统，其中将通过两条或更多条进料管线供应生物质；燃料合成反应器用来接收来自气化反应的氢气和一氧化碳产物的输入，并且被配置为在烃燃料合成过程中使用氢气和一氧化碳产品以在所述燃料综合反应器的输出处生成烃燃料产物。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，其特征在于：其中所述生物炼油方法具有第一阶段和第二阶段，其中生物质在两相气化反应中气化，其中在所述第一阶段中，生物质的气化在较低温度下发生并产生炭和焦油，并且在第二阶段所产生的焦和焦油的气化在较高温度下发生，并产生氢气和一氧化碳产物。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，所述生物质进料系统还包括闭锁式料斗系统，其中生物质通过标准带式或气动输送机装载到闭锁式料斗中，其中，其然后将生物质穿过压力边界供给到加压夹带载气的夹带气流中，用于经由两个或多个供给管线供给到化学反应器中。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，其特征在于，其进一步包括：颗粒减少系统，其被配置为接收非颗粒形式的生物质并产生颗粒形式的生物量，其中生物质的颗粒具有小于2000微米的直径尺寸，以供应给所述生物质进料系统；从而控制供应到两个或更多个进料管线的颗粒形式的生物质的颗粒尺寸；所述生物质进料系统被配置为进料可单独或以组合混合物进料的生物质类型，所述组合混合物包括林业稀释剂和林业废弃物，其中构成进料系统的组分不改变，只要控制几个参数，包括由进料管线供应的生物质颗粒的尺寸。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，第二现场燃料合成反应器，其具有用于接收来自所述气化反应的氢气和一氧化碳产物的化学原料的输入，并且被配置为在烃燃料合成过程中使用所述化学原料以产生液态烃燃料，其中第二现场燃料合成反应器在位置上也位于与化学反应器相同的位置上，并集成到过程中以利用来自气化反应产生的氢气和一氧化碳产物。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，所述颗粒减少系统被配置为耦合到生物质进料系统，所述生物质进料系统进一步包括通过输送机将非颗粒形式的生物质带到颗粒减少系统，其中颗粒减少系统产生具有在200微米（um）和2000微米之间的平均最小尺寸的颗粒，然后将颗粒装载到闭锁式料斗系统中；其中进料容器是具有注射容器的加压闭锁式料斗，注射容器构造成经由单个出口和旋转螺杆排出生物质颗粒，然后进入夹带气体管道，其中生物质颗粒通过分流器分布在夹带气体管线中，以进料到一个或多个进料管线中，每个反应器向其自身的反应器管进料，所述反应器管构成化学反应器。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，进一步包括：对具有注射容器的闭锁式料斗加压；通过单个出口和旋转螺杆将生物质颗粒排放到夹带气体管中；通过分流器将生物质颗粒分配到夹带流生物质进料系统的进料管线中；将生物质颗粒供给到构成化学反应器的一个或多个反应器管。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能生物质精炼的方法及设备，进一步包括由第一传感器产生指示反应管的可用热能量的信号；由计算机控制系统接收所述信号；基于可用热能，通过计算机控制系统控制生物质进入反应器管的进料速率，并控制反应器管中的当前温度以从气化反应实现生物质转化为至少氢气和一氧化碳产物的大于90%，焦油产量低于50毫克/标准立方体。

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