一种利用烟道气为原料制备生物燃料的方法.pdf

本发明属于温室气体减排及生物能源技术领域。本发明涉及一种利用烟道气为原料制备生物燃料的方法。利用电厂、钢铁厂等大量排放的烟道气，作为生产生物燃料的原料，利用烟道气中富含的二氧化碳，通过专门设计的光照生物反应器，在光合作用下实现海藻对二氧化碳的吸收，同时通过添加培养液实现了海藻的快速生长，生产的海藻可以转化为生物柴油等生物燃料，该技术不仅实现了大幅度减少烟气中二氧化碳和低成本快速大量养殖海藻的目标，可以同时解决了温室气体减排和生物燃料原料不足的问题。在电厂、钢铁厂、建材行业、水泥等连续排放二氧化碳烟气的行业，均可以作为温室气体减排技术使用，同时可以副产生物燃料含油海藻，获得生物柴油的生物燃料。

权利要求书
1、  一种利用烟道气制备生物燃料的方法，其特征在于：利用电厂或钢铁厂排放的烟气，经过冷却后作为二氧化碳连续排放源，通过在专门设计的封闭的光照生物反应器中，烟气与水中的海藻在光线的照射下发生光合作用，海藻吸收烟气中的二氧化碳，并吸收添加的培养液，实现在光照生物反应器中快速生长，通过定期收集提炼获得海藻生物燃料，烟气经过光照生物反应器后其中的二氧化碳被吸收，实现了温室气体减排。

2、  权利要求1所说的烟气，其特征在于：可以是电厂、钢铁厂、建材行业、水泥行业等使用的工业窑炉排出的烟气，烟气具有连续排放的特点，可以作为二氧化碳连续排放源。

3、  权利要求1所说的烟气冷却，其特征在于：冷却烟气可以直接通过水冷却到需要的温度，也可以先通过烟气余热回收系统，回收烟气中的余热，余热可以用来发电、制备蒸汽或加热水，然后再冷却到需要的温度。

4、  权利要求1所说的光照反应器，其特征在于：反应器是封闭的，由许多小管路组成的单元组合而成，在每个单元中都可以实现海藻、水和烟气的光合作用，通过这种结构实现了光照生物反应器海藻和二氧化碳及阳光接触的面积与光照反应器的比表面积可以达到1000以上。

5、  权利要求1所说的海藻，其特征在于可以是常规的海藻，也可以是能够实现高产的精选的海藻品种或微藻。

6、  权利要求1所说的光线照射，其特征在于光线主要是阳光，其强度可以调节。

7、  权利要求1所说的培养液，其特征在其成分必须专门配制，而且在海藻的不同生长过程中还必须加入不同成分的营养液。

8、  权利要求1所说的海藻生物燃料，其特征在于海藻中含的淀粉可以转化为乙醇、类脂体可以转化为生物柴油、蛋白质可以转化为家禽用高级食品。

9、  权利要求1所说的温室气体减排，其特征在于烟气中的二氧化碳被大量减少，减排量达到40％以上。

说明书一种利用烟道气为原料制备生物燃料的方法
技术领域
本发明专利属于温室气体减排及生物能源制备技术领域。
背景技术
我国的燃料结构主要以煤为主，工业行业中如电厂、钢铁厂的燃料主要以煤或煤的衍生品燃料为主，燃烧产生大量的烟气，烟气中含有大量的温室气体，如二氧化碳，造成全球的温室效应。但目前没有有效的技术能减少由于燃烧煤等化石燃料而产生的二氧化碳排放，目前采用的主要技术包括：将二氧化碳填埋进废油井或将烟气中二氧化碳分离，如专利“从气体混合物中脱除二氧化碳”(申请号：90109635.0)等，通过使用钒酸盐溶液脱除气体混合物中CO2的方法，适用于脱除天然气、合成气和石油加工气体中的CO2。这些技术只是转移温室气体，并不能实质性减少温室气体。
生物燃料具有原材料可以在短期内再生，燃烧后可以少排或不排二氧化碳等环保特点，在欧美发达国家大受追捧，欧盟提出到2010年生物柴油使用比例要占交通燃油总比例的6％以上，美国则提出到2020年，生物柴油要占交通燃油总比例的20％，我国从2006年实施《再生能源法》，鼓励再生能源的生产与使用，预计到2020年生物燃料消费量占到全部交通燃料的15％左右，由此可见对生物燃料具有巨大的需求，但是原来的生物燃料的生产主要以粮食为主，如玉米、甘蔗等，不仅要占用耕地，和与农业抢原料，而且要耗用大量的水，用粮食产生物燃料存在原料来源不足、造成水资源紧张等问题，成为限制生物燃料发展的瓶颈。
发明内容
本发明专利的目的就是为了克服上述技术存在的缺陷而提供一种能利用烟道气中的温室气体二氧化碳作为生产的生物燃料的原料，利用专门设计的光照反应工艺，实现了大幅度减少烟气中二氧化碳和快速大量生产含油海藻的方法，同时解决了温室气体减排和生物燃料原料不足的问题。
本发明专利的目的可以通过如下的技术方案实现：一种利用烟道气为原料制备生物燃料的方法，其特点是利用电厂、钢铁厂等大量排放的烟道气，作为二氧化碳连续排放的供给源，通过降温后获得富含二氧化碳的烟道气，送入特制的光照生物反应器，反应器由很多个单元组合而成，每个单元都可以放置海藻、水，根据生产的生物燃料的产量和用途要求，海藻可以是常规的海藻或是优选出的特殊品种，同时可以通入烟道气，光照生物反应器具有尽可能大的光照比表面积，保证每个单元都可以完成光合作用，照射进光照反应器的阳光的强度根据海藻光合作用的需要可以调节，在海藻的生长过程中可以加入培养液，培养液的成分也可以根据海藻的生长周期进行调节，烟道气出光照生物反应器后，其中的二氧化碳可以减少40％以上，海藻可以定期收割，然后根据需要，分别处理。
该技术不仅实现了大幅度减少烟气中二氧化碳和低成本快速大量养殖含油海藻的目标，同时解决了温室气体减排和生物燃料原料不足的问题。
图为利用烟道气为原料制备生物燃料的工艺流程说明。
下面结合图对本发明专利做进一步说明。
将来自烟囱1的烟气，烟气可以是电厂的烟气(燃料可以是天然气、煤等)，可以是钢铁厂的烟气(如烧结机、热风炉、轧钢加热炉等)，烟气中二氧化碳的浓度范围可以在2％～20％之间。
烟气进入烟道气引入通道2，然后进入烟气冷却器3，降温到常温，冷却设备可以是专门设计的通过水做工质的冷却器，也可以先安装余热回收装置，回收的余热可以发电或制备热水，低于100度的烟气在通过冷却器冷却到常温，然后采用入口烟气成分检测仪4检测烟气中的CO2和NOX含量，烟气的流量的大小可以由流量调节阀5进行调节，然后光照生物反应器6，光照生物反应器需要有光源8，光源的强度可以由光照调节器7调节，光照生物反应器6由许多个微小的单元(试管)组合而成，每个使得海藻和二氧化碳及阳光接触的面积与光照反应器的比表面积可以达到1000以上，每个单元中都内装有优选的海藻，海藻也可以是尺寸为30微米的微藻，海藻侵泡在水中，水质没有特殊的要求，可以是工业用水，水中加入按专门配方配制的培养液，水、营养液等的混合液的温度可以由温度检测仪11检测，阳光通过光照反应器照入光照反应单元，在光照反应器的每个单元中海藻、水、培养液及含二氧化碳的烟气在光线的照射下，海藻发生光合作用，吸收烟气中二氧化碳，在培养液的作用下，加速生长，培养液的配方可以随着海藻所处的生长周期进行转换，当海藻生长到一定程度后，开始收割，收割的周期与海藻的产量有相关性，可以通过优化提高海藻的产量，烟气出光照反应器后排出，烟气中二氧化碳的浓度降低40％，NOx的浓度降低86％，海藻的系统产量可以达到80g/m2/d，然后烟气排出光照生物反应器，成分检测器9对排出烟气的成分进行检测，在系统6生长的海藻则进行收集，重复以上过程可以获得连续的海藻量，以及二氧化碳含量大幅降低的低温室气体烟气。
附图说明
图为以烟道气为原料生产海藻的工艺流程图
烟囱1烟道气引入通道2烟气冷却器3入口烟气成分检测仪4烟气流量调节阀5光照生物反应器6光照调节器7光源8出口烟气成分检测仪9装有海藻和水的管道10温度检测仪11
具体实施例
具体的实施过程为通过专门烟气发生系统获得，与钢铁厂加热炉的烟气成分一致烟气，二氧化碳的含量可以允许在2～20％之间波动，烟气通过冷却器冷却到常温，进入封闭的光照生物反应器，光照生物反应器由许多单元管路组成，可以实现海藻与阳光接触的面积与光照生物反应器的体积比达到1000m2/m3以上，单元管路里面布置有海藻，同时通有水，水可以是工业用水，光照生物反应器置于阳光下，光照的强度可以通过专门的光照调节器控制，在海藻生长的过程中，根据其生长周期的不同加入不同配方的培养液，海藻培养液PH值在6.5-7.8之间，海藻被布置在专门设计的当海藻生长到一定程度后，开始收割，收割的周期与海藻的产量有相关性，可以通过优化提高海藻的产量，以上的系统运行两周以上，海藻的目标产量可以达到80g/m2/d，烟气出光照反应器后排出，烟气中二氧化碳的浓度降低40％，NOx的浓度降低86％。