[发明专利]利用可再生能源和生物质耦合制取可燃性气体的方法及系统

说明书

本发明涉及一种利用可再生能源和生物质耦合制取可燃性气体的方法及系统，先向粉碎的秸秆中加入水或其他溶液制备秸秆混合液，秸秆混合液经加热预处理后，在可再生能源发电产生的直流电场作用下进行厌氧发酵，冷却分离后得到可燃性气体，再将上述可燃性气体与水电解产物氢气经过催化甲烷化，压缩分离后得到直接利用的天然气；本发明还提供了实现该方法的系统；本发明利用生物质能和电能二者的耦合作用提高了秸秆厌氧发酵的产气率和产气量，提高了整个系统的处理效率，促进了秸秆的资源化利用，而且减少了对环境的污染；本发明将生物质能、太阳能和风能以合成甲烷的形式储存，提供了一种综合利用太阳能、风能和生物质能的成本低、性能可靠的可持续能源系统。

技术领域

本发明涉及一种太阳能、风能储存和生物质清洁利用技术领域，特别是涉及一种利用可再生能源和生物质(秸秆)耦合制取可燃性气体的方法及系统。

背景技术

化石能源紧缺和生物质废弃物资源化利用是当今世界面临的重大课题。全球能源消耗和工业用基础化学品的资源主要来自化石燃料。其中，80％以上来源于原油，天然气或煤炭。人口增长和科技进步进一步增加了对化石燃料的需求，并导致温室气体(GHG)排放量的增加。这些人为温室气体排放可能具有不可逆转的效应，改变了地区和全球的生活质量和农业多样性。只有通过可再生能源在内的化石燃料替代品和减少许多行业对化石燃料依赖性的可持续程序才能成功实现排放目标。在新的能源形势下，世界各国开始将目光聚集到新能源和可再生能源领域。

生物质能是以生物质为载体的一种可再生能源，是最安全稳定的能源。厌氧发酵技术是生物质能源化、资源化利用的一种有效途径。随着城镇化和新农村的建设，农村产生的农林废弃物处理量越来越大，沼气发酵是国内外都广泛应用的生物质能源技术，曾在我国农村沼气工程中得到应用和发展，但由于原料更换及除渣不方便，四季产气量差距大，大部分农村沼气工程被废弃。农作物秸秆是我国农业生产中数量最大的副产品，对于以农业秸秆为原料的沼气生产虽然有所报道，但从公开的技术中发现沼气产量低，满足不了对沼气生产的实际需要，因此如何利用清洁可再生的生物质(秸秆)制备沼气，并提高沼气产量是当前的重要研究方向。

电场刺激技术与生物质能源技术之间存在着紧密的联系。相关研究已经涉及电场刺激对细胞生长、代谢等诸方面的影响，并广泛应用于生化、环境等领域，同时也为生物工程领域提供了新的技术。当利用弱电流激发电极反应时可以刺激细胞的生长和代谢，产生促进作用，因此电场强化厌氧发酵技术具有发酵速度快和系统运行高效等优点。

本发明探索秸秆高效可综合利用的制取可燃性气体的方法，可实现生物质成分的高效充分利用，大幅度提高产气率，从而实现农林废弃物的能源化、资源化利用，并且缓解当前大量使用化石燃料而面临的能源危机和环境危机。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与缺陷，本发明旨在提供一种利用可再生能源和生物质(秸秆)耦合制取可燃性气体的方法及系统，该方法可通过电场作用实现秸秆高效厌氧发酵产生可燃性气体，产气率高，系统运行高效。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用可再生能源和生物质耦合制取可燃性气体的方法，包括以下步骤：

(1)选取生物质秸秆，预处理后，加入溶剂，制备得到秸秆混合液；

(2)将步骤(1)中的秸秆混合液进行加热预处理；

(3)利用发电系统将可再生能源风能、太阳能转化为电能；

(4)将一部分电能用于对水进行电解，其产物为氧气和氢气；

(5)将另一部分电能作用于经步骤(2)加热预处理的秸秆混合液，使其在直流电场的作用下以及搅拌条件下进行厌氧发酵处理，得到气态生成物；

(6)经过步骤(5)得到的气态生成物经过冷却分离后得到可燃性气体和液体；