[实用新型]利用生物质和太阳能来制取甲醇及发电的多联产装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多种可再生能源互补利用技术领域，尤其是一种利用生物质和太阳能来制取甲醇及发电的多联产装置。

背景技术

在经济快速发展的背景下，人类对能源的需求量越来越大，煤炭、石油和天然气等化石燃料大量消耗，随之带来的不仅是能源资源储量的急剧降低，还将产生严重的环境污染，尤其是大量CO₂等温室气体的排放将影响到全球的生态平衡。

中国的一次能源生产总量从2000年的13.5亿吨标准煤增长至2012年的33.19亿吨标准煤，增幅达到145.67％，年一次能源消耗量也由2000年的14.55亿吨标准煤增长至2012年的36.17亿吨标准煤，总量翻了一倍，增加了148.59％。尤其需指出的是，至2012年中国的石油对外依存度已达到56.4％。面对日益增长的能源需求量，在提高能源利用率的同时，也应充分利用可再生能源予以替代。

另一方面，我国的太阳能资源非常丰富，年太阳能辐射值约为1050～2450kW·h(m²·a)，大于1050kW·h(m²·a)的地区占国土面积的96％以上。我国的年平均日太阳辐射量为180W/m²，平均日太阳辐射量的分布趋势表现为西高东低。在我国的西藏、青海和新疆等西部地区，太阳能资源极为丰富，年日照时间更是在3000小时以上，属世界太阳能资源丰富地区之一。在世界范围内，目前已有多个采用槽式和塔式太阳能发电技术的示范电站投入商业运行。相对而言，太阳能的能量密度低且存在昼夜和季节性变化，这将无法保证太阳能资源的持久和稳定输出，需借助一定的储能装置。

与此同时，中国的生物质秸秆年产量为8.42亿吨，其中可收集利用量达到6.86亿吨，利用前景非常广阔。目前生物质作能源用途的利用技术手段主要包括燃烧、热解和气化，其中通过气化可生产出富含H₂和CO的合成气，能够与高效的燃气发电技术相结合以构成整体生物质气化燃气-蒸汽联合循环系统(BIGCC)。现有的生物质气化技术主要采用自燃烧的方式来提供反应所需要的热量。选用空气或湿空气作为气化剂，通过空气中含有的氧成分与生物质发生氧化反应来为气化提供充足的热量，也能利用的产生热量来维持气化反应器内较高的反应温度，同时水蒸气和产生的CO₂将与生物质发生还原反应，最后生成H₂和CO等成分。但此类生物质气化技术仍存在很多缺陷，其中气化反应所需要的热量是通过燃烧生物质来提供的，提供反应热的生物质量约占生物质原有输入量的1/3，直接导致气化产气量的下降，而且因存在的氧化反应使得气化产生CO₂量偏高，同时因燃烧产生的杂质还将污染气化合成气，使得后期的气体净化负荷增大。生物质气化所需要的热源温度仅需850℃左右，常规的气化技术却直接燃烧高品质的生物质化学能来提供气化热源，导致了能量品位的不对口，未真正实现物尽其用的目的。

与化石燃料相比，太阳能和生物质具备储量大和使用清洁等诸多优点，利用这类可再生能源将能有效地缓解日益严峻的环境污染等问题，同时太阳能为生物质干燥和气化等流程提供了与之相匹配温度的热源，降低了能量品位损失。

着眼于未来，能源供给将朝着高效和清洁的方向发展，同时随着燃料电池和氢能汽车等清洁高效能源利用技术的完善与推广，对于氢气和甲醇等各类清洁燃料的需求量也将迅猛增长。单纯依靠现有的化石燃料气化和天然气重整技术，不仅不能满足未来的能源需求，同时也不符合能源可持续的发展方向。借助丰富的太阳能和生物质等可再生能源将能有效地缓解日益增长的能源需求和有限的化石能源储量之间的矛盾，但如何实现可再生能源的可靠和稳定输出则成为当前亟待解决的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种利用生物质和太阳能来制取甲醇及发电的多联产装置，以实现太阳能向化学能的转化，并解决当前太阳能的储能难度大和可再生能源输送稳定性差等问题，同时也提高生物质的有效利用率。

(二)技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供了一种利用生物质和太阳能来制取甲醇及发电的多联产装置，该多联产装置包括：