CN214735788U - 一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，所述系统包括设置在火电厂内的余热供暖换热器，所述低温供热网换热器的热量由火电厂供给，所述低温供热网换热器的输出端通过低温供热管道和设置在微藻养殖厂房中的散热器的输入端连接，所述散热器和设置在微藻养殖厂房中的散热管连通；所述微藻养殖厂房中设置有多层微藻养殖水槽和补光照明单元，所述电力补光照明单元由火电厂供电。利用火电厂余热，实现微藻养殖厂房系统的低温供热，降低微藻养殖厂房的供热成本；利用火电厂烟气余热，降低火电厂烟气对周边环境的温度影响；同时利用火电厂廉价电力，实现微藻养殖厂房的全天候随时补光，相当于实现人工日照，增加微藻产量。

Description

一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统

技术领域

本实用新型属于微藻养殖技术领域，具体涉及一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统。

背景技术

工业活动导致大气中CO₂含量的极速飙升，与此同时所带来的温室效应已成为全人类所共同面临并难以有效解决的危机。微藻所具有的独特生理特性为有效吸收CO₂、解决温室气体难题提供了契机。作为一类具有极高光合效率的单细胞微生物，微藻不仅能够通过光合作用高效吸收CO₂，而且可将其转化为蛋白质、油脂、多糖等多种生物活性物质成分，由此可望构建具有良好社会经济效益的新型减排技术。

20世纪90年代初以来，螺旋藻已成为全球范围内产业开发最为成功的微藻。螺旋藻所展示的规模化产业、广泛有效的应用价值以及罕有的生理特性为建立CO₂产业化减排技术提供了绝好的发展空间。然而，由于螺旋藻产业化生产仍采用简易低成本的开放池培养模式，所通入补充的CO₂气体将会大量逸出和浪费。

尽管与淡水养殖螺旋相比，海水养殖螺旋藻可显著提高其品质，而且能节约大量的淡水资源，但目前螺旋藻的养殖还是以淡水养殖为主，主要原因是海水螺旋藻养殖的生产成本高。

目前微藻及螺旋藻养殖中，补光采用自然阳光补光，因此受到光照条件及地域限制。微藻在培养液中生长对温度有较高要求，一般培养液温度要求25度以上，个别高价格的微藻产品的培养液温度可达35度左右，因此，北方内蒙等地的养殖厂在养殖过程中需要不间断对微藻养殖厂房或大棚供暖，而目前普遍的供暖方式都是高污染高排放的小煤炉或燃气锅炉，不但能源成本较高，而且供暖过程中污染物排放及碳排放量均较高，普遍不满足当地的环保及碳减排的要求。

如果能够利用大型燃煤火电厂的余热及富余电力，不但可以低成本地对微藻养殖大棚或厂房供暖，而且火电厂调峰调频富余电力可以实现对微藻的随时补光，极大促进微藻光合作用，使得微藻养殖摆脱地域限制，充分利用滩涂、盐碱地和取之不尽的海水，采用适于海水养殖的独特生理特性的微藻和更为优化的减排技术，进行超大规模的微藻产业开发是可能实现的。甚至可以实现高密度多层楼的大型现代化微藻养殖工厂模式，使得微藻真正成为产业化和工业化的养殖产品。

发明内容

本实用新型提供了一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，在降低CO₂排放的同时，降低了微藻及螺旋藻的供暖和补光成本。

为达到上述目的，本实用新型所述一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，包括设置在火电厂内的低温供热网换热器，低温供热网换热器的热量由火电厂的余热供给，低温供热网换热器的输出端通过低温供热管道和设置在微藻养殖厂房中的供暖散热装置的输入端连接，微藻养殖厂房中设置有多层微藻养殖水槽和补光照明单元，补光照明单元由火电厂供电；微藻养殖水槽底部设置有输气管，输气管上开设有二氧化碳出气口，输气管通过净烟气输送管道与火电厂中的烟气管路连接。

进一步的，微藻养殖水槽与碳酸氢钠溶液供给管路连接。

进一步的，净烟气输送管道上设置有二氧化碳流量控制阀门。

进一步的，净烟气输送管道的输入端和电站锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气管路连接。

进一步的，微藻养殖水槽上部设置有用于防止CO₂外逸的防逸罩。

进一步的，微藻养殖水槽中设置有PH值、碳酸氢钠浓度、温度以及浑浊度在线监测传感器；防逸罩内设置CO₂浓度、O₂浓度、气压和温度在线监测传感器。

进一步的，微藻养殖厂房中布置有温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压、碳酸氢钠浓度参数监测控制单元，用于实时监测并控制所述参数。

进一步的，温度参数监测控制单元包括微藻养殖厂房内设置的多个温度传感器，设置在低温供热管道上的热水流量调节阀以及室外气象温度信息单元。

进一步的，微藻养殖水槽设置在多层养殖钢架结构中，多层养殖钢架结构布置在微藻养殖厂房内。

进一步的，供暖散热装置为设置在微藻养殖水槽内的散热管。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

本实用新型利用火电厂余热，实现微藻养殖厂房系统的低温供热，降低微藻养殖厂房的供热成本；实现火电厂循环水余热利用，降低火电机组的度电煤耗，进而降低火电厂烟气对周边环境的温度影响；同时利用火电厂廉价电力，实现微藻养殖厂房的全天候随时补光，相当于实现人工日照，增加微藻产量。利用本实用新型的技术方案，可充分利用沿海或港口火力发电厂及滩涂、盐碱地和取之不尽的海水，采用独特生理特性的微藻和更为优化的减排技术，从而实现超大规模的微藻产业开发。

进一步的，微藻养殖水槽上连接有碳酸氢钠溶液供给管路，根据微藻养殖水槽中需要的补碳量及水槽溶液pH值，补充碳酸氢钠溶液至微藻养殖水槽，满足微藻对碳酸氢根离子的吸收，从而满足微藻补碳需求。

进一步的，利用火电厂排放的部分净烟气，实现微藻养殖厂房的碳供给，变相实现火电厂碳捕捉，以二氧化碳为微藻的碳源，能有效的控制营养液的pH值，有效减少海水钙镁沉淀的产生，大大降低了用海水作为水源养殖微藻的成本。

进一步的，净烟气输送管道的输入端和电站锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气管路连接，利用净烟气满足微藻养殖水槽对二氧化碳，同时净烟气中的余热在微藻养殖水槽内得到利用。

进一步的，净烟气输送管道上设置有二氧化碳流量控制阀门和二氧化碳出气口，根据所述微藻养殖水槽内不同时段二氧化碳的需求量，通过供应锅炉净烟气满足其对二氧化碳的需求量。

进一步的，微藻养殖水槽上部设置有用于防止CO₂外逸的防逸罩，使得进入微藻养殖水槽的CO₂能够被微藻完全吸收，进一步降低碳源成本。

进一步的，散热管设置在微藻养殖水槽内，通过散热管直接加热养殖水槽内的培养液，使得培养液温度在微藻生长最适合的温度范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例1示意图；

图2为本实用新型实施例1示意图；

附图中：1、微藻养殖水槽，2、多层养殖钢架结构，3、低温供热管道，4、净烟气输送管道，5、供暖散热装置，6、地埋散热管，7、温度传感器，8、补光照明单元，9、二氧化碳出气口，10、碳酸氢钠溶液供给管路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

参照图1，一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，包括火电机组锅炉、汽轮机、发电机及其附属设备，还包括火电厂余热供暖换热器、低温供热管道3、火电厂余电供电线路及补光照明单元8、微藻养殖水槽1、微藻养殖厂房内余热供暖散热装置5及和上述装置相关的传感器。

其中，火电厂余热供暖换热器通过低温供热管道3将火电厂余热输送至微藻养殖厂房内的余热供暖散热装置5，由余热供暖散热装置5向微藻养殖厂房供暖。

微藻养殖厂房及微藻养殖水槽1内设置补光照明单元8，火电厂余电通过供电线路为微藻养殖厂房内的补光照明单元8供电，利用火电厂富余电力驱动厂房内的补光照明灯，根据微藻生长情况进行补光，增强微藻的光合作用时间，增加微藻产量。

微藻养殖厂房内设置有多层养殖钢架结构2，微藻养殖水槽1放置在多层养殖钢架结构2 中。为防止CO2气体从培养液逸出泄漏，微藻养殖水槽1上部在气头上方的培养液液面悬置一方形玻璃结构的防逸罩，开口朝下，使补充后外逸的CO2汇集于气罩中。微藻养殖水槽1 中的培养液的pH值为9.0-9.5，在此范围内，能够有效防止CO2泄漏，且提高微藻的产率。微藻养殖水槽1中培养的微藻为绿藻。

电站锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气连接管路中的净烟气通过净烟气输送管道4输送至微藻养殖厂房，净烟气输送管道4上设置有二氧化碳流量控制阀门，且和设置在微藻养殖水槽1底部的输气管连接，输气管上开设有多个二氧化碳出气口9，根据所述微藻养殖水槽内不同时段二氧化碳的需求量，通过供应锅炉净烟气满足其对二氧化碳的需求量。利用净烟气满足微藻养殖水槽对二氧化碳，同时净烟气中的余热在微藻养殖水槽内得到利用。

微藻养殖厂房中设置有厂房内温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压、碳酸氢钠浓度等参数监测控制单元，用于实现实时监测及对上述参数的精确控制。

温度参数监测控制单元包括厂房内设置的众多温度传感器7、供热热水流量调节阀、室外气象温度信息单元。

微藻养殖水槽液相设置pH值、碳酸氢钠浓度、温度、浑浊度等在线监测传感器；微藻养殖水槽上部防逸罩内设置CO2浓度、O2浓度、气压、温度等在线监测传感器。

优选的，厂房内余热供暖散热装置5为强制对流高效钢铝散热器、高效散热盘管、高效辐射散热毛细管、地埋散热管6等散热装置中的任意一种或组合。

实施例2

参照图2，一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，包括火电机组锅炉、汽轮机、发电机及其附属设备，还包括火电厂余热供暖换热器、碳酸氢钠溶液供给管路10、低温供热管道3、火电厂余电供电线路及补光照明单元8、微藻养殖水槽1、微藻养殖厂房内余热供暖散热装置5及上述装置相关的传感器。

其中，火电厂余热供暖换热器通过低温供热管道3将火电厂余热输送至微藻养殖厂房内的余热供暖散热装置5，由余热供暖散热装置5向微藻养殖厂房供暖。

利用CO2吸收塔将烟气中的CO2与氢氧化钠溶液反应生成碳酸氢钠溶液送入微藻养殖水槽1；碳酸氢钠溶液供给管路10的输出端连接至微藻养殖水槽1，根据微藻养殖水槽1中需要的补碳量及水槽溶液pH值，补充碳酸氢钠溶液至微藻养殖水槽1，满足微藻对碳酸氢根离子的吸收，从而满足微藻补碳需求。微藻养殖水槽1中培养的微藻为蓝藻。

微藻养殖厂房及微藻养殖水槽1中设置补光照明单元8，火电厂余电通过供电线路为微藻养殖厂房内的补光照明单元8供电，利用火电厂富余电力驱动厂房内的补光照明灯，根据微藻生长情况进行补光，增强微藻的光合作用时间，增加微藻产量。

微藻养殖厂房内设置有多层养殖钢架结构2，微藻养殖水槽1放置在多层养殖钢架结构2 中。为防止CO2气体从培养液逸出泄漏，微藻养殖水槽1上部在气头上方的培养液液面悬置一个长方形铁皮箱结构的防逸罩，开口朝下，使补充后外逸的CO2汇集于气罩中。

微藻养殖厂房中设置有厂房内温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压、碳酸氢钠浓度等参数监测控制单元，用于实现实时监测及对上述参数的精确控制。

温度参数监测控制单元包括厂房内设置的众多温度传感器7、供热热水流量调节阀、室外气象温度信息单元。

微藻养殖水槽液相设置pH值、碳酸氢钠浓度、温度、浑浊度等在线监测传感器；微藻养殖水槽上部防逸罩内设置CO2浓度、O2浓度、气压、温度等在线监测传感器。

余热供暖散热装置为设置在微藻养殖水槽1内的余热供暖散热管，通过散热管直接加热养殖水槽内的培养液，使得培养液温度在微藻生长最适合的温度范围。

实施例3

一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，包括火电机组锅炉、汽轮机、发电机及其附属设备，还包括火电厂余热供暖换热器、低温供热管道3、碳酸氢钠溶液供给管路10、火电厂余电供电线路及补光照明单元8、微藻养殖水槽1、微藻养殖厂房内余热供暖散热装置5及上述装置相关的传感器。

其中，火电厂余热供暖换热器通过低温供热管道3将火电厂余热输送至微藻养殖厂房内的余热供暖散热装置5，由余热供暖散热装置5向微藻养殖厂房供暖。微藻养殖厂房内设置有多层养殖钢架结构2，微藻养殖水槽1放置在多层养殖钢架结构2中。为防止CO2气体从培养液逸出泄漏，微藻养殖水槽1上部在气头上方的培养液液面悬置一方形玻璃结构的防逸罩，开口朝下，使补充后外逸的CO2汇集于气罩中。

利用CO2吸收塔将烟气中的CO2与氢氧化钠溶液反应生成碳酸氢钠溶液送入微藻养殖水槽；碳酸氢钠溶液供给管路10的输出端连接至微藻养殖水槽1，根据微藻养殖水槽中需要的补碳量并调节微藻养殖水槽1中溶液的pH值，补充碳酸氢钠溶液至微藻养殖水槽，满足微藻对碳酸氢根离子的吸收，从而满足微藻补碳需求。微藻养殖水槽1中培养的微藻为小球藻。

电站锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气连接管路中的净烟气通过净烟气输送管道4输送至微藻养殖厂房，净烟气输送管道4上设置有二氧化碳流量控制阀门，且和设置在微藻养殖水槽1底部的输气管连接，输气管上开设有多个二氧化碳出气口9，根据微藻养殖水槽内不同时段二氧化碳的需求量，通过供应锅炉净烟气和碳酸氢钠溶液满足微藻对二氧化碳的需求量。同时净烟气中的余热在微藻养殖水槽内得到利用。

微藻养殖厂房及微藻养殖水槽设置补光照明单元8，火电厂余电通过供电线路为微藻养殖厂房内的补光照明单元8供电，利用火电厂富余电力驱动厂房内的补光照明灯，根据微藻生长情况进行补光，增强微藻的光合作用时间，增加微藻产量。

微藻养殖厂房中设置有厂房内温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压、碳酸氢钠浓度等参数监测控制单元，用于实现实时监测及对上述参数的精确控制。

温度参数监测控制单元包括厂房内设置的众多温度传感器7、供热热水流量调节阀、室外气象温度信息单元。

微藻养殖水槽液相设置pH值、碳酸氢钠浓度、温度、浑浊度等在线监测传感器；微藻养殖水槽上部防逸罩内设置CO2浓度、O2浓度、气压、温度等在线监测传感器。

余热供暖散热装置5为设置在微藻养殖水槽内的余热供暖散热管，通过散热管直接加热养殖水槽内的培养液，使得培养液温度在微藻生长最适合的温度范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的带光纤监控的管道液体输运系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，包括设置在火电厂内的低温供热网换热器，所述低温供热网换热器的热量由火电厂的余热供给，所述低温供热网换热器的输出端通过低温供热管道(3)和设置在微藻养殖厂房中的供暖散热装置(5)的输入端连接，所述微藻养殖厂房中设置有多层微藻养殖水槽(1)和补光照明单元(8)，所述补光照明单元(8)由火电厂供电；所述微藻养殖水槽(1)底部设置有输气管，所述输气管上开设有二氧化碳出气口(9)，所述输气管通过净烟气输送管道(4)与火电厂中的烟气管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，微藻养殖水槽(1)与碳酸氢钠溶液供给管路(10)连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述净烟气输送管道(4)上设置有二氧化碳流量控制阀门。

4.根据权利要求3所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述净烟气输送管道(4)的输入端和电站锅炉烟气除尘器后排放烟囱前的烟气管路连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述微藻养殖水槽(1)上部设置有用于防止CO₂外逸的防逸罩。

6.根据权利要求5所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述微藻养殖水槽(1)中设置有PH值、碳酸氢钠浓度、温度以及浑浊度在线监测传感器；所述防逸罩内设置CO₂浓度、O₂浓度、气压和温度在线监测传感器。

7.根据权利要求1所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述微藻养殖厂房中布置有温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度、氮气浓度、气压以及碳酸氢钠浓度参数监测控制单元，用于实时监测并控制所述参数。

8.根据权利要求7所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述温度参数监测控制单元包括微藻养殖厂房内设置的多个温度传感器(7)，设置在低温供热管道(3)上的热水流量调节阀以及室外气象温度信息单元。

9.根据权利要求1所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述微藻养殖水槽(1)设置在多层养殖钢架结构中，多层养殖钢架结构布置在微藻养殖厂房内。

10.根据权利要求1所述的一种利用电厂供暖供碳补光的微藻养殖系统，其特征在于，所述供暖散热装置(5)为设置在微藻养殖水槽(1)内的散热管。

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