[发明专利]一种太阳能光化学生物质热解装置

说明书

一种太阳能光化学生物质热解装置，用于减少化石能源的消耗，提高生物质资源的产品价值，其技术方案是，所述装置中包括透射型聚光系统和吸热热解单元，所述透射型聚光系统包括菲涅尔透镜和透镜支架，所述菲涅尔透镜安装在透镜支架上部，所述吸热热解单元安装在透镜支架内并与菲涅尔透镜的焦点相对应。本发明利用太阳能对生物质资源进行光化学热解，该装置开拓了太阳能利用的新途径，降低了传统生物质热解过程中的自身能量损耗以及加热用化石能源的额外消耗，进一步提升了生物质资源的整体产品转化价值。

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别是一种利用太阳能对生物质燃料进行处理的装置。

背景技术

生物质热解是生物质资源利用的有效途径之一，可同时获取低碳燃料气和油质化学品，而且还可副产多孔吸附材料生物炭这种自然界稳定无害的碳存在形式。然而，传统的生物质热解时，一般采用化石能源加热或二次能源-电能加热，最终源头消耗的仍然多为化石能源。此举不仅助长了化石能源的消耗，而且存在额外的环境污染问题。如果用太阳能代替化石能源来进行生物质热解，不仅开拓了可再生能源的利用途径，而且可提高生物质资源的整体产品价值。

目前，生物质热解温度一般都在300℃以上。而太阳光透过大气层入射到地球表面的辐射能热流密度较低，直接利用无法满足生物质热解的一般温度要求，影响热解产品的经济性。因此，当采用太阳能进行生物质热解时，需将低热流密度的辐射能通过聚光装置聚集转化为高热流密度的辐射能，以满足生物质热解所需加热功率的要求。截至目前为止，太阳能聚光装置主要有反射式和透射式两种。其中，反射式太阳能聚光装置包含了抛物型槽式聚光的反射镜面装置、带中央接收器的塔式镜面反射装置和球柱面状的碟式聚光反射装置等，被广泛应用于太阳能热发电、太阳能制冷和太阳能聚光光伏发电领域。然而，利用反射式太阳能聚光装置的槽式集热器温度只能达到200-300℃，相对较低，满足不了生物质热解的温度需求，而塔式集热器虽然在发电行业表现十分突出，集热效率也较高，工质熔融盐的温度也是达到了1000℃，但是其造价十分昂贵，且占地面积很大，不适用于小型实验研究及小规模化工产品生产。透射型聚光装置主要是菲涅尔透镜。菲涅耳透镜表面通常有槽状同心圆，同时又分为点聚焦式和线聚焦式两种结构设计。菲涅尔透镜可以根据实际需求，做成平板形和小球面形等形式。菲涅尔透镜具有良好的聚光特性和光学属性，多用于太阳能聚光集热，诸如太阳能热水器等，由于其具有投射聚光瞬间高温的特点，有时也用于金属表面的冶炼。而且BoyD早在1976年就提出了菲涅耳透镜和圆柱环形腔体吸收器组成的中高温太阳能集热器。因此，利用基于菲涅尔透镜的透射型聚光装置进行太阳能加热装置设计，以实现生物质的光化学热解，在理论和实践方面都是可行的。此外，基于菲涅尔透镜设计的太阳能光化学生物质热解装置，其结构相对于反射式太阳能聚光装置来讲相对简单，造价成本也相对较低，对生物质热解过程来讲是比较适用的。然而到目前为止，人们还没有开发出利用太阳能对生物质资源进行热解的装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种太阳能光化学生物质热解装置，以减少化石能源的消耗，提高生物质资源的产品价值。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种太阳能光化学生物质热解装置，装置中包括透射型聚光系统和吸热热解单元，所述透射型聚光系统包括菲涅尔透镜和透镜支架，所述菲涅尔透镜安装在透镜支架上部，所述吸热热解单元安装在透镜支架内并与菲涅尔透镜的焦点相对应。

上述太阳能光化学生物质热解装置，所述吸热热解单元包括石英管、气体流量计、压力阀和产品回收单元，所述石英管横放在透镜支架内并与菲涅尔透镜的焦点相对应，石英管的下部管壁上设有吸热涂层，内部放置生物质样品池，首端和尾端均设有法兰，首端法兰的中心孔依次经压力阀、气体流量计和进气阀与进气管连接，尾端法兰的中心孔通过排气阀与产品回收单元连接，在尾端法兰上还设有温度测量单元。