光液之六：LY小系统实验任务书

摘要（1）太阳能利用方式LY系统有可能改变人类能源获取和使用方式。本文是LY系统验证任务书。

（2）明确实验目标，实验过程及工程实行可行性。该实验方案还在不断改进过程中。

关键词太阳能；光液；验证；LY系统。

背景说明

本文设计的思路源自十年前作者构想设计的一种用于地月往返的百千瓦级电推系统（参见光液之七--前传LY电推基本原理及数学方法）。大概两年多前作者因工作的缘故接触了餐厨垃圾发电。利用工作环境遇到的和LY电推的知识，寻找出一种解决地面能源问题的方法。即太阳能利用lightyear系统。而Lightyear系统只是一个设想，如何实现这样的设想？需要从原理到实验。

图 1 LY小系统实验图示

LY小系统的实验如图1所示。

该系统的输入原料生物质（秸秆、杂草、树木等）和阳光。产出是二氧化碳、水蒸气、电力、二甲醚和液态肥料。

沼气系统日产沼气200标方，沼渣炭100KG。

聚光热电系统聚光面积200平方米。可产生600℃以上蒸汽、氢气，一氧化碳和电能、。

二甲醚反应器日产二甲醚100KG的催化反应器。

碳化炉利用高温二氧化碳和高温沼渣炭，生产一氧化碳。（产量可调整）

甲醇蒸汽发动机以300℃的二氧化碳为热源。产生300℃蒸汽驱动20KWe发动机。并排放出150℃二氧化碳用来作为沼渣干燥热源。

蒸汽发动机热效率30%

LY混动车一个具有20~75KWe发动机的的lightyear结构混动车。增程发动机为外置式。

二甲醚储罐草绿色标准储罐。

1.1 LY小系统的工作过程

生物质通过粗破碎和膨化，投入38℃水解酸化罐。使用滤网筛从水解酸化罐将小分子有机物选出，加热泵送到55~60℃的高温厌氧发酵罐。经高温发酵得到沼气和沼渣（主要成分木质素、灰分、定型碳）。沼气经最高500℃制氢，得到氢气和二氧化碳。氢气进入二甲醚反应器。二氧化碳进入碳化炉或甲醇蒸汽发生器，碳化炉生产一氧化碳并进入二甲醚反应器。过量二氧化碳通过甲醇蒸汽发电，甲醇蒸汽用来给高温厌氧罐加热。高温的二氧化碳干化沼渣。沼渣干化后得到木质素、定型碳和灰分，此外还有液态肥料。

1.2 LY小系统原理和设计原则

采用多因定参法设计（参见光液之七--前传LY电推基本原理及数学方法）和优化这个系统。目前原理如下

化学原理

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

甲烷和木炭能量增加12%。1KG二甲醚存储了3.5MJ能量。

热学原理

这个小系统可以看成两个部分，化学储能部分和热学发电部分。化学储能部分可以作为一个单独的系统考虑。热学部分为甲醇蒸汽发电。

效率计算

需要建立模型。化学储能系统的输入水、甲烷、炭和输入二甲醚的温度相同。设定为都是99℃。则有化学储能效率理论可达到100%。

热学部分300℃二氧化碳给甲醇加热，或干燥沼渣。最终的温度降温99℃。根据热力第二定律。其热学利用效率为35%。沼渣干化后的液态肥料继续给高温厌氧罐加热的利用不计入热学效率。如计入那么理论效率会超过40%。

这个实验的目标是验证设计原理，验证计算效率。

2 结论

LY小系统实验是一个通过实践去验证设想的过程。实验数据结果才有价值。这只是一个初步的实验方案。作者还在不断完善这个实验方案。