[发明专利]用于太阳热气化生物质的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求于2009年10月2日提交的题目为“Various Methods and Apparatuses for Sun Driven Processes(用于太阳驱动过程的各种方法和装置)”的美国临时专利申请系列号61/248,282，和于2009年6月9日提交的题目为“VARIOUS METHODS AND APPARATUSES FOR SOLAR-THERMAL GASIFICATION OF BIOMASS TO PRODUCE SYNTHESIS GAS(用于太阳热气化生物质以产生合成气的各种方法和装置)”的美国临时专利申请系列号61/185,492的权益，两者在此通过引用的方式全文并入本文。

版权通告

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技术领域

本发明的实施方式一般地涉及用于炼制生物质和其它材料的系统、方法和装置。更具体地，本发明实施方式的一个方面涉及用于炼制生物质和其它材料的太阳能驱动系统、方法和装置。

背景技术

生物质气化是一个吸热过程；必须在该过程中投入能量，以驱动其气化。通常，这通过部分氧化(燃烧)生物质本身来完成。必须消耗生物质的30％至40％来驱动该过程，在该过程通常限制(因为效率原因)的温度下，转化通常是有限的，造成更低的产量。相比之下，所提出的太阳能驱动生物炼制设备利用外部能源(太阳能)来提供反应所需的能量，因此不需要消耗生物质来实现转化。与之前的技术相比，这可产生显著更高的每吨生物质汽油加仑产量，因为用于驱动转化的能源是可再生并且无碳的。另外，化学反应器通常设计成在不变的条件下昼夜不停地运行。

发明内容

一些实施方式涉及太阳能驱动化学设备，其包括具有带有内壁的腔体的太阳热接收器，其中可对准该太阳热接收器，以便从以下的一种或多种吸收会聚太阳能：1)定日镜阵列，2)聚太阳能盘，以及3)两者的任意组合。

在一些实施方式中，具有多个反应器管的太阳能驱动化学反应器位于太阳热接收器的腔体内。由辐射热驱动的化学反应发生在多个反应器管中。生物质的颗粒可以在同时发生的蒸汽重整和蒸汽生物质气化反应中，在蒸汽(H₂O)载气和甲烷(CH₄)的存在下被气化，以便利用来自多个反应器管中所吸收的会聚太阳能的太阳热能，产生包括氢和一氧化碳气体的反应产物。

在一些实施方式中，太阳能驱动反应器可位于接收器内，该接受器是将太阳辐射能转变为热能的腔体。该接收器可包括多个反应器管，所述多个反应器管允许甲烷或天然气以及蒸汽通过惰性颗粒的流化床，以引起蒸汽甲烷反应。当天然气通过流时发生甲烷反应，其中CO₂和甲烷发生干重整。另外，多个反应器可并入接收器中。

附图说明

附图涉及本发明的实施方式，其中：

图1说明了根据本文描述的系统和方法的实例工艺流程的实施方式的框图；

图2说明了根据本文描述的系统和方法的实例多个管式反应器的实施方式的图；

图3说明了根据本文描述的系统和方法的具有接收器和定日镜区域的实例太阳能塔的实施方式的图；

图4说明了生物质与甲烷太阳热气化的模拟结果；

图5说明了根据本文描述的系统和方法的具有气化器管的太阳热接收器的实施方式的图；

图6说明了根据本文描述的系统和方法的进料系统的实施方式的框图；

图7说明了根据本文描述的系统和方法的太阳能驱动生物炼制设备的实施方式的图；以及

图8说明了本文描述的系统和方法的实施方式的流程图。

尽管本发明可具有各种修改和可选形式，但其具体实施方式已通过实例在图中示出并将在此进行详细描述。本发明应该被理解为不限于所公开的特定形式，而相反地，本发明覆盖了落入本发明精神和范围的所有修改、等同物和可选方案。

详细讨论