[发明专利]一种基于太阳能供热的生物质烘焙耦合造粒装置

说明书

本发明涉及一种基于太阳能供热的生物质烘焙耦合造粒装置，它包括生物质进料单元、烘焙预处理单元、产物收集处理单元和造粒单元。在太阳照射下，太阳能真空集热管经过线聚焦的方式达到高温状态；生物质通过螺旋输送机送入烘焙室进行烘焙预处理，烘焙预处理后的产物在气固分离后，可凝性气体产物在冷凝箱被冷凝为生物油，不可凝性气体经干燥过滤器处理后进入储气罐，固体产物进入到生物质造粒机中进行造粒。本发明利用太阳能对生物质烘焙预处理反应供热，并使用烘焙后的生物质进行造粒，节约了转化成本，减少了能源消耗，同时获得了堆积密度高、能量密度高、利于运输和储存的新型生物质颗粒燃料。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，具体是一种基于太阳能供热的生物质烘焙耦合造粒装置。

背景技术

煤、石油、天然气等化石能源储量的减少和地球环境的恶化促使人们越来越关注人类的可持续发展问题，生物质能、太阳能、风能和海洋能等可再生、环境友好型能源的开发和利用越来越受人们的重视，根据国际能源机构（IEA）的调查显示，生物能源是迄今为止最大的可再生能源，占全球基础能源需求量的10％左右。

生物质是仅次于煤、石油和天然气处于能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位，在世界能源消耗中，生物质能能耗占总能耗的14%。

由于生物质中的N和S含量较低，在转化中不会产生大量有害的氮氧化物和硫氧化物等污染物。

在许多研究者看来，生物质是一种碳中性能源，理论上可以实现零碳排放。因此发展生物质能源能够更好的改变世界能源结构，促进可持续发展。

但生物质资源存在着堆积密度低、能量密度低、含氧量高、难破碎和不易储存等缺点，严重限制了其后续高效和低成本燃烧、热解或气化利用。

烘焙法作为一种简单高效的预处理方法，能够除去生物质中的自由水分和低分子量的有机挥发性成分，使生物量和生物质均质化、能量致密化。

与生物质原材料相比，烘焙预处理后的生物质具有较低的O/C比和水分，热值升高，提高了热解油的品质和气体质量。

此外，烘焙破坏了生物质的显微结构，使得生物质更好研磨，有效提高了生物质能的密度，通过将烘焙后的生物质进行致密化处理（造粒）更能够增加生物质的能量密度、增大堆积密度，有利于运输和储存。

然而生物质的烘焙预处理和生物质造粒是非常消耗热量的过程，通常需要投入大量较昂贵的传统燃料以维持设备运转，因此其成本较高，阻碍了大规模的产业化应用进程。

发明内容

本发明的目的是解决上述背景技术中提出的问题，提出一种基于太阳能供热的生物质烘焙耦合造粒装置。

本发明具有以下有益效果：本发明所涉及的生物质烘焙热源来自于太阳能，显著减少生物质烘焙过程中的能耗；本发明所涉及的生物质烘焙室具有相变储热层，有效缓解了太阳辐射变化对烘焙室内温度场的影响；本发明所涉及的造粒装置的原料是烘焙的生物质，能够有效降低造粒过程所需的能耗且得到的生物质颗粒更加稳定。

本发明的技术方案是：一种基于太阳能供热的生物质烘焙耦合造粒装置，包括生物质进料单元、烘焙预处理单元、造粒单元和产物收集单元，其中，生物质进料单元由原料仓（2）、粉碎机（1）、惰性气体气罐（3）、载气物料仓（4）、电动机（5）和螺旋输送机（6）组成；烘焙预处理单元包括太阳能真空集热管（7）、太阳能聚光反射板（8）、真空层（8）、相变储热层（9）和烘焙室（10）；产物收集单元包括气固分离器（11）、冷凝器（20）、挥发分管道（24）、不可凝气体管道（23）、干燥过滤器（22）和储气罐（21）；造粒单元包括粉碎机（12）、添加剂料斗（13）、输料风管（14）、旋风除尘器（15）、输料皮带（16）、生物质造粒机（19）、储料仓（18）。