[發(fā)明專利]蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻干燥系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710394228.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107099447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋春風(fēng);謝美連;孫亞偉;劉慶嶺;紀(jì)娜;付連文;溫宏偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/02
• 分類號(hào): C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 程小艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微藻高能效處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻干燥系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化石燃料的逐漸衰竭及其導(dǎo)致的溫室效應(yīng)等問(wèn)題促進(jìn)了可再生能源的快速發(fā)展。生物能源展現(xiàn)了可持續(xù)性、環(huán)境友好性以及很好地適應(yīng)性，此外，生物能源還可以降低CO₂的排放，是一種很好的化石燃料替代品。

生物能源按其原料不同大致可分為三代。第一代生物能源其原料包括糖、谷物以及油料作物種子等，但是由于其對(duì)耕地的占用，利用以可食用生物質(zhì)為原料的生物能源是不切實(shí)際的；第二代生物能源原料是非食用性纖維素生物質(zhì)，包括農(nóng)林廢棄物以及非食用性生物質(zhì)，但是對(duì)第二代生物能源的利用還存在一系列的技術(shù)問(wèn)題；第三代生物能源原料則以微藻為主。一些微藻在適宜的環(huán)境條件下，每單位質(zhì)量的干藻最高可以生產(chǎn)50_～70％的油脂。然而，在工業(yè)化生產(chǎn)之前，必須解決技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。微藻復(fù)雜的生產(chǎn)路線(包括培養(yǎng)、收獲、干燥、油脂萃取和酯基轉(zhuǎn)移)導(dǎo)致了生物柴油的高生產(chǎn)費(fèi)用。

干燥和油脂萃取是油脂萃取一系列生產(chǎn)路線中耗能最大的部分，占用了大約90％的能量。傳統(tǒng)工藝中僅僅利用干燥后的干藻通過(guò)與濕藻交換能量來(lái)降低預(yù)加熱過(guò)程的能量需求，沒(méi)有充分利用熱能。

因此，有必要研究高能效的微藻干燥和油脂萃取過(guò)程。盡管微藻干燥中的熱循環(huán)技術(shù)以及用有機(jī)溶劑進(jìn)行油脂萃取等技術(shù)一直在不斷發(fā)展，對(duì)于微藻干燥和油脂萃取的綜合能量評(píng)估仍舊缺乏。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻干燥系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻干燥系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器的入口管路上連接有串聯(lián)的兩段換熱器以及入口泵，所述蒸發(fā)器頂部出口管路連接至分離器的入口，所述蒸發(fā)器底部出口管路與所述分離器底部出口管路一起連接至混合器入口，所述分離器頂部出口管路連接至壓縮機(jī)的入口，所述壓縮機(jī)的出口管路連通至所述兩段換熱器中第二段換熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換后串聯(lián)一冷卻器，所述混合器的出口管路連通至所述兩段換熱器中第一段換熱器內(nèi)熱交換。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、相對(duì)傳統(tǒng)的微藻干燥系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)對(duì)干燥器頂端的氣體進(jìn)行了蒸汽再壓縮，進(jìn)入第二段換熱器和濕藻交換熱量，同時(shí)還利用干燥后的干藻同濕藻進(jìn)行能量的交換。在微藻干燥過(guò)程進(jìn)行蒸汽再壓縮，提高了能效并且同濕藻交換能量，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了濕藻和干藻能量的互換。

2、本發(fā)明微藻干燥階段，設(shè)置蒸汽再壓縮步驟，使用了冷凝熱，提高了回收熱能級(jí)，濕藻通過(guò)和干藻以及壓縮蒸汽進(jìn)行能量交換，提高能效利用，避免了預(yù)熱器的加入，直接進(jìn)入蒸發(fā)器。

3、本發(fā)明采用壓縮機(jī)，通過(guò)對(duì)蒸汽加壓，提高蒸汽熱量的利用效果，降低固體生物質(zhì)的水分，實(shí)現(xiàn)熱回收。

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，整過(guò)程很好地降低了能效和操作費(fèi)用，避免了加熱器的引入，相對(duì)傳統(tǒng)工藝節(jié)約了41.7％的能量，整個(gè)過(guò)程大大降低操作費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)對(duì)微藻干燥過(guò)程能效利用的綜合分析，為綜合能量評(píng)估提供可靠的信息。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1—入口泵，2—第一段換熱器，3—第二換熱器-，4—蒸發(fā)器，5—分離器，6—混合器，7—壓縮機(jī)，8—冷卻器，9-出口泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1所示，蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻干燥系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器4，所述蒸發(fā)器4的入口管路上連接有串聯(lián)的兩段換熱器2、3以及入口泵1，所述蒸發(fā)器4頂部出口管路連接分離器5的入口，所述蒸發(fā)器4底部出口管路與所述分離器5底部出口管路一起連接至混合器6入口，所述分離器5頂部出口管路連接至壓縮機(jī)7的入口，所述壓縮機(jī)7的出口管路連通至所述兩段換熱器中第二段換熱器3內(nèi)熱交換后串聯(lián)冷卻器8，冷凝后排出壓縮水，所述混合器6出口管路連通至所述兩段換熱器中第一段換熱器2進(jìn)行熱交換后獲得干藻，經(jīng)出口泵9經(jīng)管路連接至下一個(gè)工序。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：