[發明專利]以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統及方法

有效

• 申請號: 201710282544.5
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107118953B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 廖強;付乾;肖超;黃云;夏奡;朱恂
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/33;C12M1/02;C12M1/00;C12M1/107;C12N1/06;C12P5/02;C12P3/00;C12P7/06;C11B1/04;C11B1/12
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

本發明公開了以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統及方法；以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統，包括儲料箱、柱塞泵、太陽能集熱器、排氣閥、發酵裝置、油脂提取裝置和余熱回收換熱器；其特征在于：藻細胞懸浮液裝在儲料箱中；儲液箱通過管路與余熱回收換熱器的第一進口連接，余熱回收換熱器的第一出口通過柱塞泵和管路二連接太陽能集熱器；太陽能集熱器通過排氣閥和管路三連接余熱回收換熱器的第二進口；余熱回收換熱器的第二出口通過管路四與發酵裝置和/或油脂提取裝置連接；本發明通過使用太陽能集熱器，充分利用了綠色可再生能源，解決了預處理過程中能量投入大的問題；可廣泛應用于環保、能源、生物、化工等領域。

技術領域

本發明涉及太陽能熱化學轉化系統及方法，具體涉及以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統及方法。

背景技術

生物質是所有含有內在化學能的非化石有機生物物質的統稱，是一種可再生、天然可用、富含能量、污染物質(含硫、氮量較小)少，可以某種程度上緩解能源危機的含碳能源。生物質可以通過熱化學轉化制備生物燃料。這類生物質包括，微藻，纖維素，餐廚垃圾等。

微藻是一類能實現光能自養的單細胞藻類，其利用光合作用把二氧化碳轉化成蛋白質、油脂、糖類等有機物。這些有機物又可以轉化成生物燃料，比如生物柴油，生物乙醇、甲烷，氫氣等。微藻可以通過水熱液化轉化成生物柴油；通過水熱預處理后，發酵轉化成乙醇，甲烷或氫氣。但是，水熱液化過程和水熱預處理過程消耗了大量的能量，導致水熱液化制備生物燃料過程，水熱預處理發酵耦合制取甲烷氫氣過程凈能量收益較少。并且水熱液化及水熱預處理需要的熱量大都來自于電能或燃燒熱能，不利于節能減排，不利于水熱液化、水熱預處理過程的工業化。因此，對微藻生物質而言，減少能源轉化過程中的能量投入，是微藻能源轉化過程所亟待解決的重要問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統及方法。

本發明的第一個技術方案,以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統，包括儲料箱、柱塞泵、太陽能集熱器、排氣閥、發酵裝置、油脂提取裝置和余熱回收換熱器；其特征在于：

藻細胞懸浮液裝在儲料箱中；儲液箱通過管路與余熱回收換熱器的第一進口連接，余熱回收換熱器的第一出口通過柱塞泵和管路二連接太陽能集熱器；太陽能集熱器通過排氣閥和管路三連接余熱回收換熱器的第二進口；余熱回收換熱器的第二出口通過管路四與發酵裝置和/或油脂提取裝置連接。

所述太陽能集熱器將太陽能轉換成熱能，并對藻細胞懸浮液加熱；藻細胞懸浮液在太陽能集熱器內吸收熱量，發生熱化學轉化并轉化成藻細胞水解液。

所述余熱回收換熱器將藻細胞水解液與藻細胞懸浮液進行換熱；降溫后的藻細胞水解液通過管路四流入發酵裝置和/或油脂提取裝置。

發酵裝置用于將藻細胞水解液轉化成氫氣、甲烷或乙醇。

油脂提取裝置用于提取藻細胞水解液中的油脂。

所述柱塞泵，用于驅動微藻細胞懸浮液在系統內流動；所述排氣閥，用于排除熱化學轉化過程中產生的氣體。

根據本發明所述的以生物質漿液為集熱工質的太陽能熱化學轉化系統的優選方案，在管路二中設置有調節閥、阻尼器、流量計、第一溫度傳感器和第一壓力傳感器。

在管路三中設置有第二溫度傳感器、第二壓力傳感器和安全閥。管路四中設置有背壓閥和第三溫度傳感器。

所述調節閥用于調節生物質懸浮液的流量；所述阻尼器用于減少柱塞泵出口壓力、流量的波動對系統設備造成的損害；流量計用于檢測生物質懸浮液的流量；溫度傳感器和壓力傳感器用于檢測管道內流體的溫度和壓力。所述背壓閥，用于使管道內壓力保持恒定。