太阳能光伏-光热耦合强化的生物质气化系统技术方案

公开了一种太阳能光伏

【技术实现步骤摘要】
太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统


[0001]本专利技术属于清洁能源耦合及梯级利用
，特别是一种太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统。

技术介绍

[0002]人类社会的能源需求日益加剧，一方面现阶段主要使用的化石能源资源有限，另一方面化石能源的大量使用导致了气候变暖和空气污染等问题，对社会与环境造成了不利的影响，因此寻找符合可持续发展要求的可再生能源成为了全社会关注的热点。以能源系统升级和供需体系优化为驱动，以社会发展和技术进步为依托，世界能源转型进程加快，实现能源可持续供应和积极应对气候变化已成为全世界的共同使命。第三次能源转型阶段以实现能源低碳化、新能源规模化、大幅降低碳排放为主要发展方向和内容。
[0003]生物质由于对地域和气候依赖性较小，资源充足和经济性高，易于存储和转换为液体、气体燃料及电能、热能等其他能源形式，且可以通过光合作用中和燃烧固C和排放的CO2，是一种被广泛认可的零碳能源。因此，生物质能被认为是太阳能等所有可再生能源中最有发展前景，并成为继煤炭、石油和天然气之后的第四大能源。此外，太阳能作为一种可再生资源，具有环境友好、含量丰富、便于收集利用、经济效益高等特点，可通过光电、光热转换得到充分的利用。因此，构建太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统可实现多方能源互补利用，对于节能减排具有重要意义。
[0004]太阳能生物质混合气化制备天然气方案中，将预制好的生物质颗粒原料送入生物质气化反应炉中发生热化学气化反应，再将合成气去除焦油灰分杂质和二氧化碳后送入甲烷化反应单元中反应生成甲烷。其中，生物质颗粒气化时以太阳能和部分生物质颗粒自燃烧作为热源共同供热。但是未见热能向需热温度更低的用热端如生物质物料干化箱、用户端等实现供热，热能梯级利用程度不高。
[0005]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统，可通过电能和热能的梯级利用实现生物质合成气的热
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电联产，具有良好的环保效益。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现，一种太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统包括光热回路和光电回路，其中，
[0008]光热回路包括；
[0009]槽式太阳能集热器，其经光热转换产生热能；
[0010]储热装置，用其存储所述热能并梯次传送至生物质气化炉和物料干燥箱，最终送达用户端；
[0011]生物质气化炉，其将生物质物料经热解和氧化还原反应气化得到燃料合成气，所述生物质气化炉包括；
[0012]壳体，其具有底部和顶部，所述壳体热传递连接所述储热装置以升温到第一温度范围；
[0013]至少一个空气入口，其设于所述底部或靠近底部的壳体侧壁；
[0014]至少一个燃料合成气出口，其设于所述顶部或靠近顶部的壳体侧壁；
[0015]物料入口，其设于所述顶部以导入生物质物料；
[0016]钨电极，其设于所述底部，所述钨电极高压供电；
[0017]接地环，其设于所述壳体且相对于所述钨电极，所述接地环和钨电极之间形成电离空气的电场，阳离子在电场力的作用下有序的向接地环方向移动以产生离子风，所述生物质物料在第一温度范围下的电场中热解和氧化还原反应气化得到燃料合成气；
[0018]物料干燥箱，其连通所述物料入口以投入干燥后的生物质物料，所述物料干燥箱热传递连接所述储热装置以在第二温度范围内干燥生物质物料；
[0019]光电回路包括：
[0020]太阳能光伏板阵列，其经光电转换将太阳能转换成电能；
[0021]逆变器，其连接太阳能光伏板阵列以升高电压并经由直流和交流转换向光热回路供电。
[0022]所述的太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统中，所述光电回路还包括；
[0023]第一温度传感器，其设于所述壳体以测量得到第一温度数据，所述第一温度传感器电连接所述逆变器；
[0024]第二温度传感器，其设于所述物料干燥箱以测量得到第二温度数据，所述第二温度传感器电连接所述逆变器；
[0025]控制器，其连接所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度计、逆变器和储热装置；
[0026]响应于第一温度数据，控制器调节储热装置使得所述壳体处于第一温度范围内；
[0027]响应于第二温度数据，控制器调节储热装置使得所述物料干燥箱处于第二温度范围内。
[0028]所述的太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统中，所述物料干燥箱设有输入生物质物料的传送带和搅拌生物质物料的搅拌器，湿度计设于所述物料干燥箱以测量得到湿度数据，所述湿度计电连接所述逆变器，响应于湿度数据，控制器调节所述传送带的速度和/或搅拌器的搅拌速度使得所述物料干燥箱处于预定湿度范围内。
[0029]所述的太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统中，预定湿度范围为搅拌后的生物质物料含水率为15
‑
30％。
[0030]所述的太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统中，所述空气入口连接空气鼓风机，所述空气鼓风机连接所述逆变器和控制器，所述控制器基于所述电场强度调节空气鼓风机的功率。
[0031]所述的太阳能光伏
‑
光热耦合强化的生物质气化系统中，所述物料干燥箱设有配合传送带的单向推门和导出水分的蒸发水出口，所述传送带导热连接所述储热装置。
[0032]所述的太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统中，储热装置经由换热管梯
次传热至生物质气化炉和物料干燥箱，并最终送达用户端。
[0033]所述的太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统中，第一温度范围处于700℃
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500℃，第二温度范围处于200℃
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100℃，用户端的温度低于100℃。
[0034]所述的太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统中，所述壳体内自钨电极至接地环方向上依次分为氧化区、还原区、热解区和干燥区。
[0035]所述的太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统中，所述热解区经由换热管导热连接所述储热装置。
[0036]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0037]本专利技术光热回路中利用槽式太阳能集热器产热并设有储热装置。选取具有较大比热容和导热系数的流动工质，通过换热管将热量依次送至生物质气化炉热解段、物料干燥箱和用户端。其中，利用控制器与传感器将流经各需热端的工质温度依次控制在700℃、200℃和1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统，其特征在于，包括光热回路和光电回路，其中，光热回路包括；槽式太阳能集热器，其经光热转换产生热能；储热装置，用其存储所述热能并梯次传送至生物质气化炉和物料干燥箱，最终送达用户端；生物质气化炉，其将生物质物料经热解和氧化还原反应气化制备出燃料合成气，所述生物质气化炉包括；壳体，其具有底部和顶部，所述壳体热传递连接所述储热装置以升温到第一温度范围；至少一个空气入口，其设于所述底部或靠近底部的壳体侧壁；至少一个燃料合成气出口，其设于所述顶部或靠近顶部的壳体侧壁；物料入口，其设于所述顶部以导入生物质物料；钨电极，其设于所述底部，所述钨电极高压供电；接地环，其设于所述壳体且相对于所述钨电极，所述接地环和钨电极之间形成电离空气的电场，阳离子在电场力的作用下有序的向接地环方向移动以产生离子风，所述生物质物料在第一温度范围下的电场中热解和氧化还原反应气化得到燃料合成气；物料干燥箱，其连通所述物料入口以投入干燥后的生物质物料，所述物料干燥箱热传递连接所述储热装置以在第二温度范围内干燥生物质物料；光电回路包括：太阳能光伏板阵列，其经光电转换将太阳能转换成电能；逆变器，其连接太阳能光伏板阵列以升高电压并经由直流和交流转换向光热回路供电。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏
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光热耦合强化的生物质气化系统，其中，优选的，所述光电回路还包括，第一温度传感器，其设于所述壳体以测量得到第一温度数据，所述第一温度传感器电连接所述逆变器；第二温度传感器，其设于所述物料干燥箱以测量得到第二温度数据，所述第二温度传感器电连接所述逆变器；控制器，其连接所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度计、逆变器和储热装置；响应于第一温度数据，控制器调节储热装置使得所述壳体处于第一温度范围内；响应于第二温度数据，控制器调节储热装置使得所述物料干燥箱处于第二温度范围内。3.根据权利要求2所述的太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国强，任秦龙，胡晗玉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：