光液之六：LY小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書

摘要（1）太陽能利用方式LY系統(tǒng)有可能改變?nèi)祟?a href="http://msthinker.com/" target="_blank">能源獲取和使用方式。本文是LY系統(tǒng)驗(yàn)證任務(wù)書。

（2）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，實(shí)驗(yàn)過程及工程實(shí)行可行性。該實(shí)驗(yàn)方案還在不斷改進(jìn)過程中。

關(guān)鍵詞太陽能；光液；驗(yàn)證；LY系統(tǒng)。

背景說明

本文設(shè)計(jì)的思路源自十年前作者構(gòu)想設(shè)計(jì)的一種用于地月往返的百千瓦級(jí)電推系統(tǒng)（參見光液之七--前傳LY電推基本原理及數(shù)學(xué)方法）。大概兩年多前作者因工作的緣故接觸了餐廚垃圾發(fā)電。利用工作環(huán)境遇到的和LY電推的知識(shí)，尋找出一種解決地面能源問題的方法。即太陽能利用lightyear系統(tǒng)。而Lightyear系統(tǒng)只是一個(gè)設(shè)想，如何實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)想？需要從原理到實(shí)驗(yàn)。

圖 1 LY小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)圖示

LY小系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)如圖1所示。

該系統(tǒng)的輸入原料生物質(zhì)（秸稈、雜草、樹木等）和陽光。產(chǎn)出是二氧化碳、水蒸氣、電力、二甲醚和液態(tài)肥料。

沼氣系統(tǒng)日產(chǎn)沼氣200標(biāo)方，沼渣炭100KG。

聚光熱電系統(tǒng)聚光面積200平方米。可產(chǎn)生600℃以上蒸汽、氫氣，一氧化碳和電能、。

二甲醚反應(yīng)器日產(chǎn)二甲醚100KG的催化反應(yīng)器。

碳化爐利用高溫二氧化碳和高溫沼渣炭，生產(chǎn)一氧化碳。（產(chǎn)量可調(diào)整）

甲醇蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)以300℃的二氧化碳為熱源。產(chǎn)生300℃蒸汽驅(qū)動(dòng)20KWe發(fā)動(dòng)機(jī)。并排放出150℃二氧化碳用來作為沼渣干燥熱源。

蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率30%

LY混動(dòng)車一個(gè)具有20~75KWe發(fā)動(dòng)機(jī)的的lightyear結(jié)構(gòu)混動(dòng)車。增程發(fā)動(dòng)機(jī)為外置式。

二甲醚儲(chǔ)罐草綠色標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)罐。

1.1 LY小系統(tǒng)的工作過程

生物質(zhì)通過粗破碎和膨化，投入38℃水解酸化罐。使用濾網(wǎng)篩從水解酸化罐將小分子有機(jī)物選出，加熱泵送到55~60℃的高溫厭氧發(fā)酵罐。經(jīng)高溫發(fā)酵得到沼氣和沼渣（主要成分木質(zhì)素、灰分、定型碳）。沼氣經(jīng)最高500℃制氫，得到氫氣和二氧化碳。氫氣進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器。二氧化碳進(jìn)入碳化爐或甲醇蒸汽發(fā)生器，碳化爐生產(chǎn)一氧化碳并進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器。過量二氧化碳通過甲醇蒸汽發(fā)電，甲醇蒸汽用來給高溫厭氧罐加熱。高溫的二氧化碳干化沼渣。沼渣干化后得到木質(zhì)素、定型碳和灰分，此外還有液態(tài)肥料。

1.2 LY小系統(tǒng)原理和設(shè)計(jì)原則

采用多因定參法設(shè)計(jì)（參見光液之七--前傳LY電推基本原理及數(shù)學(xué)方法）和優(yōu)化這個(gè)系統(tǒng)。目前原理如下

化學(xué)原理

C+H2O(g)+ CH4(g)= C2H6O(L)

甲烷和木炭能量增加12%。1KG二甲醚存儲(chǔ)了3.5MJ能量。

熱學(xué)原理

這個(gè)小系統(tǒng)可以看成兩個(gè)部分，化學(xué)儲(chǔ)能部分和熱學(xué)發(fā)電部分?；瘜W(xué)儲(chǔ)能部分可以作為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)考慮。熱學(xué)部分為甲醇蒸汽發(fā)電。

效率計(jì)算

需要建立模型?；瘜W(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸入水、甲烷、炭和輸入二甲醚的溫度相同。設(shè)定為都是99℃。則有化學(xué)儲(chǔ)能效率理論可達(dá)到100%。

熱學(xué)部分300℃二氧化碳給甲醇加熱，或干燥沼渣。最終的溫度降溫99℃。根據(jù)熱力第二定律。其熱學(xué)利用效率為35%。沼渣干化后的液態(tài)肥料繼續(xù)給高溫厭氧罐加熱的利用不計(jì)入熱學(xué)效率。如計(jì)入那么理論效率會(huì)超過40%。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是驗(yàn)證設(shè)計(jì)原理，驗(yàn)證計(jì)算效率。

2 結(jié)論

LY小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)通過實(shí)踐去驗(yàn)證設(shè)想的過程。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果才有價(jià)值。這只是一個(gè)初步的實(shí)驗(yàn)方案。作者還在不斷完善這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。