[发明专利]太阳能供热的生物质分级转化联产油气的系统与方法

说明书

太阳能供热的生物质分级转化联产油气的系统和方法。系统包括热解与气化反应单元、太阳能供热单元和油气净化分离单元；太阳能供热单元包括槽式太阳能熔盐加热单元和塔式太阳能生物质灰载热体加热单元；热解与气化反应单元包括下落床热解反应段和流化床气化反应段；下落床热解反应段设有进料口、载气入口、螺旋导热管、热解产物出口；螺旋导热管的入口端和出口端分别位于下落床热解反应段的上部侧壁和下部侧壁；流化床气化反应段设有循环生物质灰载热体入口、排灰口、气化剂入口和气体出口；油气净化分离单元包括气液分离器，连通至气体出口。该系统和方法能够利用太阳能集热达到的高温作为生物质热解和气化的热源。

技术领域

本发明属于清洁能源利用领域，具体涉及太阳能供热的生物质分级转化联产油气的系统与方法。

背景技术

能源是人类社会发展进步的物质基础和重要保障。目前，我国能源消费结构中煤、石油等不可再生能源占主导地位。随着能源的过度消耗以及不可再生能源利用过程中造成的环境问题日益突出，迫切需要开发利用可再生能源替代传统化石能源，逐步增大可再生能源在能源消费中的占比。

生物质由于其种类繁多、储量丰富且分布广泛的特点，受到了研究者的广泛关注。生物质经热解气化分级转化不仅可以制备生物质焦油，而且还可以得到富氢合成气，从生物质焦油中能够分离提取轻质芳烃、酚类化合物以及其它高附加值化学品，而富氢合成气则可用于合成下游化学品。在生物质热解气化实际操作过程中，通常需要引入空气与部分生物质发生燃烧反应放热为热解和气化反应供热，这不仅造成了能源的浪费，还增加了CO₂的排放。

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，尤其我国西部地区，日照时间长，太阳能资源十分丰富。如何利用太阳能集热达到的高温作为生物质热解和气化的热源，实现生物质和太阳能这两种可再生能源的充分发掘和有机结合，是一个难题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种太阳能供热的生物质分级转化联产油气的系统，该系统结构简单，能够利用太阳能集热达到的高温作为生物质热解和气化的热源，可实现生物质和太阳能这两种可再生能源的充分发掘和有机结合；

本发明的第二个目的在于提供一种利用前述系统进行生物质分级转化联产油气的方法，该方法能够利用太阳能集热达到的高温作为生物质热解和气化的热源，可实现生物质和太阳能这两种可再生能源的充分发掘和有机结合。

为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：

一种太阳能供热的生物质分级转化联产油气的系统，所述系统包括热解与气化反应单元、太阳能供热单元和油气净化分离单元；其中，

所述太阳能供热单元包括槽式太阳能熔盐加热单元和塔式太阳能生物质灰载热体加热单元；所述槽式太阳能熔盐加热单元用于利用太阳能加热熔盐以使其作为载热体；所述塔式太阳能生物质灰载热体加热单元用于利用太阳能加热生物质灰以使其作为载热体；

所述热解与气化反应单元包括下落床热解反应段和流化床气化反应段；

所述下落床热解反应段的顶部设有进料口，用于生物质颗粒进料；所述进料口的旁侧设有载气入口，用于通入载气以带动生物质颗粒进料；所述下落床热解反应段的内部设有螺旋导热管；

所述螺旋导热管的入口端位于所述下落床热解反应段的上部侧壁，且与所述槽式太阳能熔盐加热单元的熔盐出料端相连通，用于通入加热后的熔盐以对进料至所述下落床热解反应段内的生物质颗粒进行加热热解，得到半焦和热解挥发分；

所述螺旋导热管的出口端位于所述下落床热解反应段的下部侧壁，且连通至所述槽式太阳能熔盐加热单元的熔盐入料端，用于将降温后的熔盐循环至所述槽式太阳能熔盐加热单元进行循环加热；

所述下落床热解反应段的底部设有倾斜的热解产物出口，所述热解产物出口连通至所述流化床气化反应段的上部，用于将来自所述下落床热解反应段的半焦和热解挥发分进料至所述流化床气化反应段内；