利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)，涉及藻類的養(yǎng)殖以及制取生物柴油的工藝，尤其涉及一種利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法，還涉及使用該方法的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤炭的生產(chǎn)和消耗在世界上占有很大比重。在國(guó)內(nèi)的各種發(fā)電形式中，燃煤發(fā)電仍占有主要地位。然而，燃煤發(fā)電存在著以下問(wèn)題:
[0003]⑴燃煤在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生包括CO2等成分的煙氣，加劇了溫室效應(yīng)等對(duì)于環(huán)境的負(fù)面影響，因此，煙氣的處理以及CO2的收集和利用受到了業(yè)界廣泛的關(guān)注。
[0004]⑵電廠的耗煤量巨大，燃燒產(chǎn)生的灰分若不能充分的進(jìn)行資源化利用，不僅浪費(fèi)資源，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
[0005]由于燃煤發(fā)電具有上述問(wèn)題，所以如何充分地利用電廠排出的煙氣及灰分，將其轉(zhuǎn)化為可利用的資源，這不僅是本行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題，而且也是全世界倍加關(guān)注和探討的重要課題。
[0006]現(xiàn)有對(duì)電廠排出的煙氣及灰分進(jìn)行利用的方法，要么僅僅是對(duì)煙氣進(jìn)行利用，要么僅僅是對(duì)灰分進(jìn)行利用，不但能源利用效率不高，而且所涉及的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不適于廣泛推廣和適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種能夠提高電廠能源利用效率、大幅度降低環(huán)境污染程度、大大節(jié)省藻類培養(yǎng)和制取生物柴油成本的利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法。
[0008]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種使用上述利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法的系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0010]⑴調(diào)制藻類培養(yǎng)液:將電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分和鍋爐循環(huán)水作為藻類培養(yǎng)液的主要組分調(diào)制藻類培養(yǎng)液；
[0011]⑵培養(yǎng)藻類:輸送藻類培養(yǎng)液至藻類培養(yǎng)容器中，對(duì)電廠鍋爐排出煙氣進(jìn)行分流，將分流出的CO2送入藻類培養(yǎng)容器內(nèi)，并提供藻類培養(yǎng)所需的培養(yǎng)條件，進(jìn)行藻類培養(yǎng)；
[0012]⑶制作藻漿:對(duì)培養(yǎng)成熟的藻群中的大型海藻進(jìn)行粉碎和切割，并與培養(yǎng)成熟的藻群中的微藻攪拌混合形成藻漿；
[0013]⑷制取生物柴油:輸送藻漿至高壓反應(yīng)釜中，將電廠汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽通入高壓反應(yīng)釜內(nèi)直至高壓反應(yīng)釜處于超臨界狀態(tài)，以使藻類進(jìn)行水熱液化反應(yīng)生成生物柴油。
[0014]藻類是一種在陸地、海洋分布廣泛、光合利用度很高的自養(yǎng)植物。藻類富含酯類和甘油，是制備液體燃料的良好原料，可用于制備生物柴油。生物質(zhì)水熱液化反應(yīng)是一種利用超臨界態(tài)(臨界溫度374.3°C，臨界壓力22.1MPa)的水轉(zhuǎn)化生物質(zhì)，制取生物柴油的工藝。超臨界狀態(tài)的水是一種可壓縮性高密度流體，性質(zhì)接近于非極性有機(jī)溶劑，可與大多數(shù)有機(jī)物和氣體互溶。
[0015]電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分中含有各種藻類培養(yǎng)液所需的礦物質(zhì)成分，鍋爐循環(huán)水中含有磷酸鹽等所需養(yǎng)料，本發(fā)明將二者和VSE培養(yǎng)基(現(xiàn)有技術(shù)，包括NaNO3,NaHPO4.12H20等)一起加工調(diào)制成藻類培養(yǎng)液，不僅降低了藻類培養(yǎng)及制取生物柴油的成本，同時(shí)也解決了燃燒灰分的處理問(wèn)題。此外，燃燒產(chǎn)生的煙氣含有較高濃度的C02，它可以被藻類光合作用所利用，促進(jìn)藻類的培養(yǎng)。另外，電廠汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽可以實(shí)現(xiàn)水熱液化反應(yīng)的高壓反應(yīng)釜所需的超臨界狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明在不影響電廠運(yùn)行穩(wěn)定性的前提下充分利用了電廠各種資源，高效地將其轉(zhuǎn)化為可利用的資源，降低了藻類培養(yǎng)及制取生物柴油成本的同時(shí)，提高了電廠的能源利用效率，大幅度降低環(huán)境污染程度。
[0017]作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，在所述步驟⑵中，所述培養(yǎng)條件包括光照強(qiáng)度、光照周期、溫度、CO2濃度和藻類培養(yǎng)液的PH值。
[0018]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在所述步驟⑷中，將藻漿輸送至高壓反應(yīng)釜中包括以下步驟:開(kāi)啟高壓反應(yīng)釜的一級(jí)閥門(mén)，從高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口引入藻漿，關(guān)閉一級(jí)閥門(mén)后開(kāi)啟二級(jí)閥門(mén)，將處于一級(jí)閥門(mén)和二級(jí)閥門(mén)之間的藻漿送入高壓反應(yīng)釜中，以避免高壓蒸汽逆流。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述步驟⑷中，將電廠汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽通入高壓反應(yīng)釜內(nèi)包括以下步驟:將汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽分為兩股分別通入高壓反應(yīng)釜內(nèi)和高壓反應(yīng)釜周?chē)柠}浴中，通入高壓反應(yīng)釜的蒸汽壓力達(dá)到汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽壓力后，關(guān)閉蒸汽進(jìn)入高壓反應(yīng)釜的閥門(mén)，而通入鹽浴的蒸汽則持續(xù)加熱高壓反應(yīng)釜，直至高壓反應(yīng)釜的溫度與鹽浴的溫度相同。
[0020]本發(fā)明所述藻漿的體積與高壓反應(yīng)釜的容積之比為1:3?4:5，在高壓反應(yīng)釜的溫度達(dá)到鹽浴的溫度后，高壓反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為10?30Mpa，藻類進(jìn)行水熱液化反應(yīng)5?1min，生成生物柴油。
[0021]本發(fā)明的第二個(gè)目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種使用上述利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法的系統(tǒng)，其特征在于:它包括依次連通的分別具有進(jìn)口和出口的藻類培養(yǎng)調(diào)制裝置、藻類培養(yǎng)容器、粉碎切割設(shè)備、攪拌設(shè)備和高壓反應(yīng)釜，所述藻類培養(yǎng)調(diào)制裝置的進(jìn)口包括用于輸入電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生灰分的灰分進(jìn)口和用于輸入鍋爐循環(huán)水的循環(huán)水進(jìn)口，所述藻類培養(yǎng)容器的進(jìn)口包括用于送入藻類培養(yǎng)液的進(jìn)料口和用于輸入來(lái)自電廠鍋爐排出煙氣的CO2的進(jìn)氣孔，所述藻類培養(yǎng)容器中設(shè)有用于提供光照強(qiáng)度的光照裝置，所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)口包括用于輸入電廠汽輪機(jī)第四級(jí)抽汽的進(jìn)汽口和用于輸入藻漿的進(jìn)料口，在藻類培養(yǎng)調(diào)制裝置中調(diào)制成的藻類培養(yǎng)液輸送至藻類培養(yǎng)容器進(jìn)行藻類培養(yǎng)，培養(yǎng)成熟的藻群中的大型海藻輸送至粉碎切割設(shè)備中粉碎和切割，與培養(yǎng)成熟的藻群中的微藻在攪拌設(shè)備攪拌混合形成藻漿后送入高壓反應(yīng)釜，由高壓反應(yīng)釜的進(jìn)汽口引入電廠汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽直至高壓反應(yīng)釜處于超臨界狀態(tài)，以使藻類進(jìn)行水熱液化反應(yīng)生成生物柴油從出口排出。
[0022]本發(fā)明在所述攪拌設(shè)備和高壓反應(yīng)釜之間設(shè)有藻漿池，所述藻漿池分別與攪拌設(shè)備的出口和高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口連通。
[0023]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口上增設(shè)給料裝置，所述給料裝置與高壓反應(yīng)釜呈40?50°夾角，開(kāi)啟高壓反應(yīng)釜的一級(jí)閥門(mén)，給料裝置輸送藻漿進(jìn)入進(jìn)料口，關(guān)閉一級(jí)閥門(mén)后開(kāi)啟二級(jí)閥門(mén)，藻漿依靠自身重力自然下落至高壓反應(yīng)釜中，可避免高壓蒸汽逆流。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述光照裝置采用太陽(yáng)能電池供電，光照裝置的燈體為L(zhǎng)ED燈，所述光照裝置位于藻類培養(yǎng)容器的頂部，在光照不足時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)光照裝置進(jìn)行光照補(bǔ)足。
[0025]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述藻類培養(yǎng)容器上的進(jìn)氣孔為數(shù)個(gè)且分布在所述藻類培養(yǎng)容器的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣孔的孔徑為I?3_。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著的技術(shù)效果:
[0027]⑴電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分中含有各種藻類培養(yǎng)液所需的礦物質(zhì)成分，鍋爐循環(huán)水中含有磷酸鹽等所需養(yǎng)料，本發(fā)明將二者與VSE培養(yǎng)基一起加工調(diào)制成藻類培養(yǎng)液，另夕卜，電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣含有較高濃度的C02，它可以被藻類光合作用所利用，促進(jìn)藻類的培養(yǎng)，因此，本發(fā)明降低了藻類培養(yǎng)的成本，解決了燃煤燃燒灰分及C02的處理問(wèn)題。
[0028]⑵電廠鍋爐汽輪機(jī)的第四級(jí)抽汽是部分做過(guò)功的高壓蒸汽，可以實(shí)現(xiàn)水熱液化反應(yīng)的高壓反應(yīng)釜所需的超臨界狀態(tài)，本發(fā)明采用第四級(jí)抽汽制取生物柴油，大幅降低了高壓反應(yīng)釜的能耗，降低了制取生物柴油的成本。
[0029]⑶本發(fā)明在不影響電廠運(yùn)行穩(wěn)定性的前提下充分利用了電廠各種資源，高效地將其轉(zhuǎn)化為可利用的資源，降低了藻類培養(yǎng)及制取生物柴油成本的同時(shí)，提高了電廠的能源利用效率，大幅度降低了環(huán)境污染程度。
[0030]⑷本發(fā)明的給料裝置與高壓反應(yīng)釜呈40?50°夾角，使得一級(jí)閥門(mén)和二級(jí)閥門(mén)之間的藻漿依靠自身重力自然下落至高壓反應(yīng)釜中，避免了高壓蒸汽逆流。
[0031](5)本發(fā)明系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)用性強(qiáng)，便于廣泛推廣和適用。
【附圖說(shuō)明】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明是一種利用電廠排煙及灰分培養(yǎng)藻類制取生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0035]⑴調(diào)制藻類培養(yǎng)液:將電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分和鍋爐循環(huán)水作為藻類培養(yǎng)液的主要組分調(diào)制藻類培養(yǎng)液；
[0036]⑵培養(yǎng)藻類:輸送藻類培養(yǎng)液至藻類培養(yǎng)容器中，對(duì)電廠鍋爐排出煙氣進(jìn)行分流，將分流出的CO2送入藻類培養(yǎng)容器內(nèi)，并提供藻類培養(yǎng)所需的培養(yǎng)條件，進(jìn)行藻類培養(yǎng)，培養(yǎng)條件包括光照強(qiáng)度、光照周期、溫