[發明專利]一種利用化學鏈燃燒CO2以及灰分培養微藻的系統和工藝

有效

• 申請號: 201610003112.1
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105602833B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 王爽;孫超群;吳元元;王謙;何志霞;胡亞敏
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/04;F23B90/00;C12R1/89
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技術領域

本發明屬于能源利用領域，涉及到微藻的培養以及化學鏈燃燒的工藝，具體涉及微藻培養對化學鏈CO₂以及灰分的利用。

背景技術

目前，普通的燃燒工藝是使燃料與空氣直接接觸發生燃燒反應，燃燒所產生的灰分對燃燒反應器運行的影響，以及排出后對環境的污染煙氣排放對環境的污染是一個重要的問題。此外，燃燒產生的煙氣對環境造成嚴重破壞，而對煙氣的處理工藝又十分復雜，成本較高，其中CO₂的排放量對溫室效應以及其他環境污染問題的影響，使之成為亟待解決的問題。

微藻的生長環境廣泛分布于陸地、海洋，是一種光和利用度很高的自養植物。微藻的成分中富含酯類和甘油，是制備液體燃料的良好原料，可用于制備生物柴油。微藻作為碳三植物，需要較高的CO₂補償點，微藻培養一般需要適合的溫度和光照，CO₂的供給等等因素。

因此，希望可以結合燃燒工藝和微藻培養工藝，提供一種解決燃燒灰分與煙氣排放的污染，以及微藻培養的高CO₂補償點的工藝及裝置。

發明內容

本發明目的在于提供一種利用化學鏈燃燒CO₂以及灰分培養微藻的工藝和系統，化學鏈燃燒的基本原理是將傳統的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒借助于載氧劑的作用分解為2個氣固反應，燃料與空氣無需接觸，從而實現燃料高效轉化、二氧化碳內分離和產物低NOx，低二惡英等特點。并將燃燒灰分利用于微藻培養液的制備，將內分離得到的高濃度CO₂利用于實現微藻培養所需的CO₂補償點。

發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種利用化學鏈燃燒CO₂以及灰分培養微藻的系統，其特征在于，該裝置包括化學鏈燃燒裝置和微藻培養裝置，所述的化學鏈燃燒裝置包括燃燒反應器、空氣反應器、旋風分離器，螺旋給料裝置，除塵器、氣液分離器、換熱器；微藻培養裝置包括：微藻培養裝置、培養液制備裝置、太陽能裝置、CO₂供給端口。

所述螺旋給料裝置連接燃燒反應器入口，燃燒反應器的出口連接旋風分離器，所述旋風分離器的固體出口連接空氣反應器，空氣反應器具有溢流出口與燃燒反應器相連；所述旋風分離器的氣體出口連除塵器，所述除塵器的固體出口連接微藻培養液制備裝置，所述除塵器的氣體出口進入換熱器，換熱器尾部出口連接氣液分離器，氣液分離器的液體出口與微藻培養液制備裝置相連，氣液分離器的氣體出口與CO₂供給端口相連進入微藻培養裝置，所述微藻培養裝置與微藻培養液制備裝置相連通；

所述燃燒反應器上設有進氣孔Ⅰ，由外界提供空氣；所述空氣反應器上設有進氣孔Ⅱ，由外界提供水蒸氣。

燃燒反應器采用快速流化床，空氣反應器采用鼓泡流化床；燃燒反應器溫度穩定于900℃-1200℃，空氣反應器穩定于600℃-900℃；

所述微藻培養裝置兩側壁面對應開有若干小孔，所述小孔直徑為2-4mm，作為CO₂供給端口；

所述系統還配有太陽能裝置與LED光源，利用太陽能電池儲存電能，作為輔助光源；

所述微藻培養裝置采用雙環繞形容器，利用噴入的CO₂帶動培養液在容器中循環流動。

采用上述的裝置進行一種利用化學鏈燃燒CO₂以及灰分培養微藻的工藝，具體步驟包括：

步驟1：給料進入燃燒反應器中發生第一段化學鏈反應，燃燒反應器以Fe₂O₃/Fe₃O₄為載氧體，旋風分離器連接空氣反應器，旋風分離器中的固體進入空氣反應器進行第二段化學鏈燃燒反應組成循環；旋風分離器中的氣體依次進入除塵器、換熱器、氣液分離器；

步驟2：除塵器的固體出口、氣液分離的液體出口均與微藻培養液制備裝置連接，微藻培養液制備裝置直接為微藻培養裝置提供微藻培養液；

步驟3：氣液分離器氣體出口獲得的CO₂氣體直接通過CO₂供給端口送入微藻培養裝置中。

該工藝中將化學鏈燃燒的灰分與載氣凝結所獲的冷凝水利用于微藻培養液制備裝置的培養液制備中。并將化學鏈燃燒產生的高濃度CO₂利用于微藻培養裝置的CO₂供給。

與現有技術比較，本發明具有以下優點：