[发明专利]以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统及方法

说明书

本发明公开了以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统及方法；以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统，包括储料箱、柱塞泵、太阳能集热器、排气阀、发酵装置、油脂提取装置和余热回收换热器；其特征在于：藻细胞悬浮液装在储料箱中；储液箱通过管路与余热回收换热器的第一进口连接，余热回收换热器的第一出口通过柱塞泵和管路二连接太阳能集热器；太阳能集热器通过排气阀和管路三连接余热回收换热器的第二进口；余热回收换热器的第二出口通过管路四与发酵装置和/或油脂提取装置连接；本发明通过使用太阳能集热器，充分利用了绿色可再生能源，解决了预处理过程中能量投入大的问题；可广泛应用于环保、能源、生物、化工等领域。

技术领域

本发明涉及太阳能热化学转化系统及方法，具体涉及以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统及方法。

背景技术

生物质是所有含有内在化学能的非化石有机生物物质的统称，是一种可再生、天然可用、富含能量、污染物质(含硫、氮量较小)少，可以某种程度上缓解能源危机的含碳能源。生物质可以通过热化学转化制备生物燃料。这类生物质包括，微藻，纤维素，餐厨垃圾等。

微藻是一类能实现光能自养的单细胞藻类，其利用光合作用把二氧化碳转化成蛋白质、油脂、糖类等有机物。这些有机物又可以转化成生物燃料，比如生物柴油，生物乙醇、甲烷，氢气等。微藻可以通过水热液化转化成生物柴油；通过水热预处理后，发酵转化成乙醇，甲烷或氢气。但是，水热液化过程和水热预处理过程消耗了大量的能量，导致水热液化制备生物燃料过程，水热预处理发酵耦合制取甲烷氢气过程净能量收益较少。并且水热液化及水热预处理需要的热量大都来自于电能或燃烧热能，不利于节能减排，不利于水热液化、水热预处理过程的工业化。因此，对微藻生物质而言，减少能源转化过程中的能量投入，是微藻能源转化过程所亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统及方法。

本发明的第一个技术方案,以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统，包括储料箱、柱塞泵、太阳能集热器、排气阀、发酵装置、油脂提取装置和余热回收换热器；其特征在于：

藻细胞悬浮液装在储料箱中；储液箱通过管路与余热回收换热器的第一进口连接，余热回收换热器的第一出口通过柱塞泵和管路二连接太阳能集热器；太阳能集热器通过排气阀和管路三连接余热回收换热器的第二进口；余热回收换热器的第二出口通过管路四与发酵装置和/或油脂提取装置连接。

所述太阳能集热器将太阳能转换成热能，并对藻细胞悬浮液加热；藻细胞悬浮液在太阳能集热器内吸收热量，发生热化学转化并转化成藻细胞水解液。

所述余热回收换热器将藻细胞水解液与藻细胞悬浮液进行换热；降温后的藻细胞水解液通过管路四流入发酵装置和/或油脂提取装置。

发酵装置用于将藻细胞水解液转化成氢气、甲烷或乙醇。

油脂提取装置用于提取藻细胞水解液中的油脂。

所述柱塞泵，用于驱动微藻细胞悬浮液在系统内流动；所述排气阀，用于排除热化学转化过程中产生的气体。

根据本发明所述的以生物质浆液为集热工质的太阳能热化学转化系统的优选方案，在管路二中设置有调节阀、阻尼器、流量计、第一温度传感器和第一压力传感器。

在管路三中设置有第二温度传感器、第二压力传感器和安全阀。管路四中设置有背压阀和第三温度传感器。

所述调节阀用于调节生物质悬浮液的流量；所述阻尼器用于减少柱塞泵出口压力、流量的波动对系统设备造成的损害；流量计用于检测生物质悬浮液的流量；温度传感器和压力传感器用于检测管道内流体的温度和压力。所述背压阀，用于使管道内压力保持恒定。