專利名稱：一種利用煙道氣為原料制備生物燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于溫室氣體減排及生物能源制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)的燃料結(jié)構(gòu)主要以煤為主，工業(yè)行業(yè)中如電廠、鋼鐵廠的燃料主要以 煤或煤的衍生品燃料為主，燃燒產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣中含有大量的溫室氣體， 如二氧化碳，造成全球的溫室效應(yīng)。但目前沒有有效的技術(shù)能減少由于燃燒煤 等化石燃料而產(chǎn)生的二氧化碳排放，目前采用的主要技術(shù)包括將二氧化碳填 埋進(jìn)廢油井或?qū)煔庵卸趸挤蛛x，如專利"從氣體混合物中脫除二氧化碳"
(申請(qǐng)?zhí)?0109635.0 )等，通過使用釩酸鹽溶液脫除氣體混合物中C 02的 方法，適用于脫除天然氣、合成氣和石油加工氣體中的C02。這些技術(shù)只是轉(zhuǎn) 移溫室氣體，并不能實(shí)質(zhì)性減少溫室氣體。
生物燃料具有原材料可以在短期內(nèi)再生，燃燒后可以少排或不排二氧化碳 等環(huán)保特點(diǎn)，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家大受追捧，歐盟提出到2010年生物柴油使用比例 要占交通燃油總比例的6%以上，美國(guó)則提出到2020年，生物柴油要占交通燃 油總比例的20%，我國(guó)從2006年實(shí)施《再生能源法》，鼓勵(lì)再生能源的生產(chǎn)與 使用，預(yù)計(jì)到2020年生物燃料消費(fèi)量占到全部交通燃料的15%左右，由此可見 對(duì)生物燃料具有巨大的需求，但是原來的生物燃料的生產(chǎn)主要以糧食為主，如 玉米、甘蔗等，不僅要占用耕地，和與農(nóng)業(yè)搶原料，而且要耗用大量的水，用 糧食產(chǎn)生物燃料存在原料來源不足、造成水資源緊張等問題，成為限制生物燃 料發(fā)展的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的就是為了克服上述技術(shù)存在的缺陷而提供一種能利用煙 道氣中的溫室氣體二氧化碳作為生產(chǎn)的生物燃料的原料，利用專門設(shè)計(jì)的光照 反應(yīng)工藝，實(shí)現(xiàn)了大幅度減少煙氣中二氧化碳和快速大量生產(chǎn)含油海藻的方法， 同時(shí)解決了溫室氣體減排和生物燃料原料不足的問題。
本發(fā)明專利的目的可以通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種利用煙道氣為原料 制備生物燃料的方法，其特點(diǎn)是利用電廠、鋼鐵廠等大量排放的煙道氣，作為 二氧化碳連續(xù)排放的供給源，通過降溫后獲得富含二氧化碳的煙道氣，送入特 制的光照生物反應(yīng)器，反應(yīng)器由很多個(gè)單元組合而成，每個(gè)單元都可以放置海 藻、水，根據(jù)生產(chǎn)的生物燃料的產(chǎn)量和用途要求，海藻可以是常規(guī)的海藻或是 優(yōu)選出的特殊品種，同時(shí)可以通入煙道氣，光照生物反應(yīng)器具有盡可能大的光 照比表面積，保證每個(gè)單元都可以完成光合作用，照射進(jìn)光照反應(yīng)器的陽光的 強(qiáng)度根據(jù)海藻光合作用的需要可以調(diào)節(jié)，在海藻的生長(zhǎng)過程中可以加入培養(yǎng)液， 培養(yǎng)液的成分也可以根據(jù)海藻的生長(zhǎng)周期進(jìn)行調(diào)節(jié)，煙道氣出光照生物反應(yīng)器 后，其中的二氧化碳可以減少40%以上，海藻可以定期收割，然后根據(jù)需要， 分別處理。
該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了大幅度減少煙氣中二氧化碳和低成本快速大量養(yǎng)殖含油 海藻的目標(biāo)，同時(shí)解決了溫室氣體減排和生物燃料原料不足的問題。 圖為利用煙道氣為原料制備生物燃料的工藝流程說明。 下面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明專利做進(jìn)一步說明。
將來自煙閨1的煙氣,煙氣可以是電廠的煙氣(燃料可以是天然氣、煤等)， 可以是鋼鐵廠的煙氣(如燒結(jié)機(jī)、熱風(fēng)爐、軋鋼加熱爐等)，煙氣中二氧化碳的
濃度范圍可以在2% 20%之煙氣進(jìn)入煙道氣引入通道2，然后進(jìn)入煙氣冷卻器3，降溫到常溫，冷卻設(shè) 備可以是專門設(shè)計(jì)的通過水做工質(zhì)的冷卻器，也可以先安裝余熱回收裝置，回
收的余熱可以發(fā)電或制備熱水，低于100度的煙氣在通過冷卻器冷卻到常溫， 然后采用入口煙氣成分檢測(cè)儀4檢測(cè)煙氣中的C02和NOx含量，煙氣的流量的 大小可以由流量調(diào)節(jié)閥5進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后光照生物反應(yīng)器6，光照生物反應(yīng)器需 要有光源8，光源的強(qiáng)度可以由光照調(diào)節(jié)器7調(diào)節(jié)，光照生物反應(yīng)器6由許多個(gè) 微小的單元(試管)組合而成，每個(gè)使得海藻和二氧化碳及陽光接觸的面積與 光照反應(yīng)器的比表面積可以達(dá)到1000以上，每個(gè)單元中都內(nèi)裝有優(yōu)選的海藻， 海藻也可以是尺寸為30微米的微藻，海藻侵泡在水中，水質(zhì)沒有特殊的要求， 可以是工業(yè)用水，水中加入按專門配方配制的培養(yǎng)液，水、營(yíng)養(yǎng)液等的混合液 的溫度可以由溫度檢測(cè)儀ll檢測(cè)，陽光通過光照反應(yīng)器照入光照反應(yīng)單元，在 光照反應(yīng)器的每個(gè)單元中海藻、水、培養(yǎng)液及含二氧化碳的煙氣在光線的照射 下，海藻發(fā)生光合作用，吸收煙氣中二氧化碳，在培養(yǎng)液的作用下，加速生長(zhǎng)， 培養(yǎng)液的配方可以隨著海藻所處的生長(zhǎng)周期進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)海藻生長(zhǎng)到一定程度 后，開始收割，收割的周期與海藻的產(chǎn)量有相關(guān)性，可以通過優(yōu)化提高海藻的 產(chǎn)量，煙氣出光照反應(yīng)器后排出，煙氣中二氧化碳的濃度降低40%， NOx的濃 度降低86%，海藻的系統(tǒng)產(chǎn)量可以達(dá)到80g/mVd，然后煙氣排出光照生物反應(yīng) 器，成分檢測(cè)器9對(duì)排出煙氣的成分進(jìn)行檢測(cè)，在系統(tǒng)6生長(zhǎng)的海藻則進(jìn)行收 集，重復(fù)以上過程可以獲得連續(xù)的海藻量，以及二氧化碳含量大幅降低的低溫 室氣體煙氣。


圖為以煙道氣為原料生產(chǎn)海藻的工藝流程圖
煙囪1煙道氣引入通道2煙氣冷卻器3入口煙氣成分檢測(cè)儀4煙氣流量調(diào)節(jié)閥5光照生物反應(yīng)器6光照調(diào)節(jié)器7光源8出口煙氣成分檢測(cè)儀9裝有海藻和 水的管道10溫度檢測(cè)儀11
具體實(shí)施例
具體的實(shí)施過程為通過專門煙氣發(fā)生系統(tǒng)獲得，與鋼鐵廠加熱爐的煙氣成 分一致煙氣，二氧化碳的含量可以允許在2~20%之間波動(dòng)，煙氣通過冷卻器冷 卻到常溫，進(jìn)入封閉的光照生物反應(yīng)器，光照生物反應(yīng)器由許多單元管路組成， 可以實(shí)現(xiàn)海藻與陽光接觸的面積與光照生物反應(yīng)器的體積比達(dá)到1000 m2/m3 以上，單元管路里面布置有海藻，同時(shí)通有水，水可以是工業(yè)用水，光照生物 反應(yīng)器置于陽光下，光照的強(qiáng)度可以通過專門的光照調(diào)節(jié)器控制，在海藻生長(zhǎng) 的過程中，根據(jù)其生長(zhǎng)周期的不同加入不同配方的培養(yǎng)液，海藻培養(yǎng)液PH值在 6.5—7.8之間，海藻被布置在專門設(shè)計(jì)的當(dāng)海藻生長(zhǎng)到一定程度后，開始收割， 收割的周期與海藻的產(chǎn)量有相關(guān)性，可以通過優(yōu)化提高海藻的產(chǎn)量，以上的系 統(tǒng)運(yùn)行兩周以上，海藻的目標(biāo)產(chǎn)量可以達(dá)到80g/mVd，煙氣出光照反應(yīng)器后排 出，煙氣中二氧化碳的濃度降低40%， NOx的濃度降低86X。
權(quán)利要求
1、一種利用煙道氣制備生物燃料的方法，其特征在于利用電廠或鋼鐵廠排放的煙氣，經(jīng)過冷卻后作為二氧化碳連續(xù)排放源，通過在專門設(shè)計(jì)的封閉的光照生物反應(yīng)器中，煙氣與水中的海藻在光線的照射下發(fā)生光合作用，海藻吸收煙氣中的二氧化碳，并吸收添加的培養(yǎng)液，實(shí)現(xiàn)在光照生物反應(yīng)器中快速生長(zhǎng)，通過定期收集提煉獲得海藻生物燃料，煙氣經(jīng)過光照生物反應(yīng)器后其中的二氧化碳被吸收，實(shí)現(xiàn)了溫室氣體減排。
2、 權(quán)利要求l所說的煙氣，其特征在于可以是電廠、鋼鐵廠、建材行業(yè)、水泥行業(yè)等使用的工業(yè)窯爐排出的煙氣，煙氣具有連續(xù)排放的特點(diǎn)，可以作為二氧化碳連續(xù)排放源。
3、 權(quán)利要求l所說的煙氣冷卻，其特征在于冷卻煙氣可以直接通過水冷卻到需要的溫度，也可以先通過煙氣余熱回收系統(tǒng)，回收煙氣中的余熱，余熱可以用來發(fā)電、制備蒸汽或加熱水，然后再冷卻到需要的溫度。
4、 權(quán)利要求1所說的光照反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器是封閉的，由許多小管路組成的單元組合而成，在每個(gè)單元中都可以實(shí)現(xiàn)海藻、水和煙氣的光合作用，通過這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了光照生物反應(yīng)器海藻和二氧化碳及陽光接觸的面積與光照反應(yīng)器的比表面積可以達(dá)到1000以上。
5、 權(quán)利要求1所說的海藻，其特征在于可以是常規(guī)的海藻，也可以是能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)的精選的海藻品種或微藻。
6、 權(quán)利要求1所說的光線照射，其特征在于光線主要是陽光，其強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)。
7、 權(quán)利要求l所說的培養(yǎng)液，其特征在其成分必須專門配制，而且在海藻的不同生長(zhǎng)過程中還必須加入不同成分的營(yíng)養(yǎng)液。
8、 權(quán)利要求1所說的海藻生物燃料，其特征在于海藻中含的淀粉可以轉(zhuǎn)化為乙醇、類脂體可以轉(zhuǎn)化為生物柴油、蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為家禽用高級(jí)食品。
9、權(quán)利要求1所說的溫室氣體減排，其特征在于煙氣中的二氧化碳被大量減少， 減排量達(dá)到40%以上。
全文摘要
本發(fā)明屬于溫室氣體減排及生物能源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種利用煙道氣為原料制備生物燃料的方法。利用電廠、鋼鐵廠等大量排放的煙道氣，作為生產(chǎn)生物燃料的原料，利用煙道氣中富含的二氧化碳，通過專門設(shè)計(jì)的光照生物反應(yīng)器，在光合作用下實(shí)現(xiàn)海藻對(duì)二氧化碳的吸收，同時(shí)通過添加培養(yǎng)液實(shí)現(xiàn)了海藻的快速生長(zhǎng)，生產(chǎn)的海藻可以轉(zhuǎn)化為生物柴油等生物燃料，該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了大幅度減少煙氣中二氧化碳和低成本快速大量養(yǎng)殖海藻的目標(biāo)，可以同時(shí)解決了溫室氣體減排和生物燃料原料不足的問題。在電廠、鋼鐵廠、建材行業(yè)、水泥等連續(xù)排放二氧化碳煙氣的行業(yè)，均可以作為溫室氣體減排技術(shù)使用，同時(shí)可以副產(chǎn)生物燃料含油海藻，獲得生物柴油的生物燃料。
文檔編號(hào)A01G7/02GK101525551SQ20081003426
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者饒寶其, 饒文濤 申請(qǐng)人:饒文濤;饒寶其