[发明专利]一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法

说明书

本发明属于太阳能利用相关技术领域，并公开了一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法，包括：将含碳物料置入太阳能气化反应系统中，采用水蒸气作为气化剂执行气化反应；对气化产物执行热交换、降低分离和去除CO₂等操作；对气化产物依照类别实时检测其组分及关键参数，同时实时反馈调节以获得所需的目标产物。通过本发明，不仅能够获得多种类型的气体产物，而且这些气体产物的组分及特征能够以高响应度和便于操控的方式执行灵活调整，同时具备高质量、高效率、适应性好等特点，并有效解决了太阳能的储存及运输、多种含碳物料的高效及高附加值利用等问题。

技术领域

本发明属于太阳能利用相关技术领域，更具体地，涉及一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法。

背景技术

在全球气候变暖和能源危机的背景下，太阳能因其可再生、分布广泛、储量巨大、利用简单而格外受到重视。由于太阳能属于辐射能，具有瞬时性的特点，无法保证太阳能持续稳定地输出。为了克服太阳能的瞬时性的缺点，太阳能利用技术往往需要与储能装置搭配使用。目前的太阳能储能技术主要集中在满足电力需求，其效率和储量受制于电池技术的发展，短期内难以取得突破，因此需要寻找新型高效的太阳能储能技术。

所谓太阳能气化技术，是通过聚光器提高太阳的入射强度，可提供约2000℃的高温，驱动含碳物料发生高温气化反应，生成热值高、焦油含量低的高品位合成气，相应使得太阳能以化学能的形式存储下来。现有技术中已经提出了一些解决方案，期望能够获得尽可能高的太阳能转化效率。例如，CN201510303447.0提出了一种太阳能高温热化学气化反应器，其中通过对反应器内部构造的改造，能够更加高效利用太阳能驱动煤炭和生物质等固体碳氢燃料进行气化反应，实现太阳能向高品质合成气的转化；又如，CN201610227261.6提出了一种中低温太阳能-生物质气化多联产系统，其中通过对系统不同品位能量进行梯级利用，达到提供能量利用效率高的目的。

然而，进一步的研究表明，现有技术仍存在以下的缺陷或不足：首先，这些太阳能气化技术只能制备单一特征的合成气产品，却忽视了合成气具备运输燃料、提取氢气、制备化工制品等多种用途，相应从最终获得的产品类型角度看导致含碳物料和太阳能的利用率不足，尤其是无法根据工况需要来准确、方便地调整目标产物及其特征，无法满足社会生产中日趋多样化的能源和非能源需求；其次，以上方案往往更关注合成气的热值，却对合成气的高附加值利用方式研究不足，由此极大地限制了太阳能和含碳物料高品位利用。相应地，本领域亟需做出进一步的改进，以便更好地符合现代化大生产过程中对太阳能气化应用场合的更高需求。

发明内容

针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本发明提供了一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法，其中通过对整个反应过程尤其是实时检测控制步骤等方面进行针对性设计和调整，相应不仅能够获得多种类型的气体产物，而且这些气体产物的组分及特征能够以高响应度和便于操控的方式执行灵活调整，同时具备高质量、高效率、适应性好等特点，并有效解决了太阳能的储存及运输、多种含碳物料的高效及高附加值利用等问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)将含碳物料置入太阳能气化反应系统中，调节太阳能辐射强度达到预定的气化反应温度，同时采用蒸汽发生器通入适量的水蒸气，含碳物料在一定压强条件下发生气化反应，并获得混杂有水蒸气的气体产物；

(b)所述蒸汽发生器继续通入水蒸气，与气化产物在换热器中进行热交换，并使得气体产物的温度得以降低，直至水蒸气凝结分离得到干燥的气体产物；接着，使CO₂从气体产物中分离，相应提高气体产物中CH₄、H₂和CO的含量；