一种聚光太阳能热解生物质的多联产系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种聚光太阳能热解生物质的多联产系统和方法，涉及聚光太阳能热解生物质技术领域，该多联产系统包括：配料预处理装置、热解反应装置、聚光太阳能集热装置、蓄热装置、催化重整反应装置、余热锅炉、有机朗肯循环系统及控制终端。通过将配料预处理装置、聚光太阳能集热装置、太阳能热解装置、催化重整反应装置、合成气制取系统、甲醇制取系统和有机朗肯循环系统等众多系统耦合，实现了太阳能和生物质能向合成气、甲醇燃料的转化，还实现了余热高效发电；该多联产系统有效利用了各工艺过程中产生的高、中、低温余热，严格遵循“温度对口，梯级利用”的利用原则，避免了能源品位的不匹配、减少不可逆损失、降低了各种余热的浪费。费。费。

【技术实现步骤摘要】
一种聚光太阳能热解生物质的多联产系统和方法


[0001]本专利技术涉及聚光太阳能热解生物质
，特别涉及一种聚光太阳能热解生物质的多联产系统和方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，聚光太阳能热解生物质指的是利用高度集中的太阳辐射作为高温过程热源，在惰性气体氛围中驱动生物质进行热解反应。过程中，热解反应焓变的太阳能被以化学能储存起来，使原料能得到升级。聚光太阳能辐射系统通过使用反射镜或透镜将大面积的太阳光聚焦到小面积的太阳能反应器上，从而产生非常高的热流密度。其中，有两种可能的方式将太阳能热量传递给生物质：直接或间接的。与间接加热相比，利用太阳直接照射可以更快地达到热解温度，效率更高；但不利之处在于无法储热储能，因此采用熔融盐、导热油等传热介质进行间接加热生物质可以更好地克服太阳能间断性的缺点。同时，通过聚光太阳能产生的热解气产物与常规热解气相比具有更高的热值，可作为燃料气用于发电、供热和生产可运输燃料。
[0003]现有的聚光太阳能处理生物质的系统中，主要分为两类，一类是主要针对单个装置进行设计和操作，设计原理过于简单和功能过于单一，不能有效利用太阳能和生物质能，对能源利用率和物质的循环使用效率低下；特别是对于太阳能热解装置的结构设计非常少，很难满足目前能源结构调整下对太阳能和生物质能联合开发利用的需求。另一类主要是针对多联产系统和方法的提出，对主要部件的详细结构设计和操作方法鲜有涉及。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种聚光太阳能热解生物质的多联产系统，能够根据温度对口进行梯级利用，从而有效提高生产效率。
[0005]本专利技术还提出一种用于上述聚光太阳能热解生物质的多联产系统调节方法。
[0006]本专利技术的一方面实施例的聚光太阳能热解生物质的多联产系统，包括：配料预处理装置，包括生物质粉碎机、螺旋给料机及平板式太阳能集热器，所述生物质粉碎机与所述螺旋给料机的输入端连接，所述平板式太阳能集热器用于加热所述螺旋给料机中的物料；热解反应装置，用于热解生物质，所述热解反应装置的入口端与所述螺旋给料机的输出端连接；聚光太阳能集热装置，包括反射镜阵列和复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器环绕所述热解反应装置的外周设置，所述反射镜阵列用于把太阳能辐射反射至所述复合抛物面聚光器；蓄热装置，设置有熔融盐，所述蓄热装置与所述热解反应装置连接；催化重整反应装置，所述催化重整反应装置的输入端与所述热解反应装置的输出端连接；飞溅冷凝器所述飞溅冷凝器的输入端与所述热解反应装置的输出端连接；余热锅炉，所述余热锅炉与所述飞溅冷凝器的尾端连接；有机朗肯循环系统，与所述余热锅炉的尾端连接；甲醇生产系统，与所述有机朗肯循环系统连接；控制终端，用于调节所述聚光太阳能热解生物质的多
联产系统。
[0007]一些实施例中，所述热解反应装置包括储热球、均布在所述储热球周围的多根垂直管、依次连接在所述储热球底部的料渣排污口、熔盐控制阀门及熔盐库，所述储热球内部具有物料腔，所述垂直管的一端与所述蓄热装置连接，所述垂直管的另一端与所述熔盐库连通，所述储热球的侧部与所述垂直管连接，所述熔盐库的熔融盐能够通过所述垂直管从所述储热球的侧部进入到所述物料腔，所述物料腔内的熔融盐能够通过所述熔盐控制阀门进入到所述熔盐库。
[0008]一些实施例中，所述储热球呈现为圆球状，所述储热球具有物料进口及气体产物出口，所述物料进口及所述气体产物出口均位于所述储热球的同一水平截面，所述水平截面的圆心均不在所述物料进口方向及所述气体产物出口方向的延长线上，且所述物料进口的方向及所述气体产物出口的方向不在同一直线。
[0009]一些实施例中，所述热解反应装置包括热解吊篮，所述热解吊篮设置于所述物料腔的底部，所述热解吊篮用于盛放所述生物质。
[0010]一些实施例中，所述热解反应装置包括温度传感器和物料传感器，所述温度传感器和所述物料传感器均安装于所述储热球的顶部，所述物料传感器用于检测所述热解反应装置内的熔融盐和生物质颗粒的粒位高度。
[0011]一些实施例中，所述蓄热装置包括第一熔融盐罐和第二熔融盐罐，所述第一熔融盐罐通过管道与所述熔盐库连通，所述第二熔融盐罐与所述垂直管远离所述熔盐库的一端连接，所述第一熔融盐罐的温度小于所述第二熔融盐罐的温度。
[0012]一些实施例中，还包括净化除尘器和气液分离器，所述净化除尘器的输入端与所述余热锅炉的输出端连接，所述净化除尘器的输出端与所述气液分离器的输入端连接，所述气液分离器的气体出口端与所述有机朗肯循环系统连接。
[0013]一些实施例中，所述催化重整反应装置包括多个绝热式反应器和多个加热炉，所述多个绝热式反应器串联连接，相邻两个所述绝热反应器之间设置有一个所述加热炉。
[0014]一些实施例中，所述甲醇生产系统包括甲醇合成器、闪蒸分离器、甲醇精馏器及气体混合器，所述闪蒸分离器的输入端与所述甲醇合成器连接，所述闪蒸分离器的液体出口端与所述甲醇精馏器连接，所述闪蒸分离器的蒸汽出口端和所述甲醇精馏器的气体出口端分别与所述气体混合器连接，所述气体混合器的出口端与所述甲醇合成器连接。
[0015]本专利技术另一方面实施例的聚光太阳能热解生物质的多联产系统调节方法，包括如下步骤：控制终端获取氮气的流量数据、螺旋给料机的转速数据，并获取热解反应装置的温度数据、粒位数据及浓度数据；根据流量大小控制生物质进料量、流量计阀门的开合程度及鼓风机风量；根据流量大小控制输料螺旋转速；根据温度控制反射镜场面积、调节真空泵和熔盐控制阀门大小，以调节熔盐蓄热量；根据粒位数据控制真空泵及控制阀门大小，以控制热解反应装置内熔融盐和物料的储料；根据浓度数据得出CO与H2的浓度比，根据得出的浓度比控制CO罐及H2罐。
[0016]本专利技术实施例的聚光太阳能热解生物质的多联产系统，至少具有如下有益效果：
[0017]1)通过将配料预处理装置、聚光太阳能集热装置、太阳能热解装置、催化重整反应装置、合成气制取系统、甲醇制取系统和有机朗肯循环系统等众多系统耦合，不仅实现了太阳能和生物质能向合成气、甲醇燃料的转化，还实现了余热高效发电，是一套功能完善的多
联产集成系统，具有极大的工业应用价值；
[0018]2)相比常规工业上的煤或焦炭气化制取合成气以及基于煤气化或利用天然气的合成甲醇系统，该多联产系统仅使用太阳能、生物质能等可再生能源便能制取合成气和合成甲醇，从而大大降低了化石燃料的消耗；同时多联产系统有效利用了各工艺过程中产生的高、中、低温余热，严格遵循“温度对口，梯级利用”的利用原则，避免了能源品位的不匹配、减少不可逆损失、降低了各种余热的浪费，不仅获得了各种化学产品和电能，更多尺度实现了节能减排的目的；
[0019]3)借助将部分太阳能转化至合成气和甲醇可实现太阳能的高效存储，同时利用熔融盐间接储热，将日间充足的太阳辐射储存起来供夜间或阴天继续使用，用于克服太阳使用过程中的间断不平衡问题，以延长多联产集成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚光太阳能热解生物质的多联产系统，其特征在于，包括：配料预处理装置，包括生物质粉碎机、螺旋给料机及平板式太阳能集热器，所述生物质粉碎机与所述螺旋给料机的输入端连接，所述平板式太阳能集热器用于加热所述螺旋给料机中的物料；热解反应装置，用于热解生物质，所述热解反应装置的入口端与所述螺旋给料机的输出端连接；聚光太阳能集热装置，包括反射镜阵列和复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器环绕所述热解反应装置的外周设置，所述反射镜阵列用于把太阳能辐射反射至所述复合抛物面聚光器；蓄热装置，设置有熔融盐，所述蓄热装置与所述热解反应装置连接；催化重整反应装置，所述催化重整反应装置的输入端与所述热解反应装置的输出端连接；飞溅冷凝器，所述飞溅冷凝器的输入端与所述热解反应装置的输出端连接；余热锅炉，所述余热锅炉与所述飞溅冷凝器的尾端连接；有机朗肯循环系统，与所述余热锅炉的尾端连接；甲醇生产系统，与所述有机朗肯循环系统连接；控制终端，用于调节所述聚光太阳能热解生物质的多联产系统。2.根据权利要求1所述的聚光太阳能热解生物质的多联产系统，其特征在于，所述热解反应装置包括储热球、均布在所述储热球周围的多根垂直管、依次连接在所述储热球底部的料渣排污口、熔盐控制阀门及熔盐库，所述储热球内部具有物料腔，所述垂直管的一端与所述熔盐库连通，所述储热球的侧部与所述垂直管连接，所述熔盐库的熔融盐能够通过所述垂直管从所述储热球的侧部进入到所述物料腔，所述物料腔内的熔融盐能够通过所述熔盐控制阀门进入到所述熔盐库。3.根据权利要求2所述的聚光太阳能热解生物质的多联产系统，其特征在于，所述储热球呈现为圆球状，所述储热球具有物料进口及气体产物出口，所述物料进口及所述气体产物出口均位于所述储热球的同一水平截面，所述水平截面的圆心均不在所述物料进口方向及所述气体产物出口方向的延长线上，且所述物料进口的方向及所述气体产物出口的方向不在同一直线。4.根据权利要求2或3所述的聚光太阳能热解生物质的多联产系统，其特征在于，所述热解反应装置包括热解吊篮，所述热解吊篮设置于所述物料腔的底部，所述热解吊篮用于盛放所述生物质。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：危由兴，姚顺春，莫爵徽，卢志民，陈达，徐水秀，邵国栋，蒋源，陈伟泽，
申请(专利权)人：佛山华谱测智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：