一种生物质制备活性炭的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质制备活性炭的系统，包括：螺旋进料器(3‑1)、下行床快速热解活化炉(3)、螺旋出料器(3‑8)，其中，下行床快速热解活化炉(3)内部从上至下依次划分为干燥区、热解区、过渡区和活化区，其中干燥区、热解区和活化区分别布置有辐射管(3‑4)；下行床快速热解活化炉(3)包括油气出口(3‑6)和蒸汽进口(3‑7)，其中，油气出口(3‑6)位于热解区和过渡区的交界处，蒸汽进口(3‑7)位于活化区的下部。所述系统将经过热解的高温生物炭无需冷却直接用于活化反应，制得活性炭，节能效果较佳，同时经过快速热解得到的生物炭反应活性较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体涉及一种生物质制备活性炭的系统及方法。
技术介绍
煤炭、石油等不可再生的化石能源的过度开采和利用，使得地球上的环境问题越来越严峻，寻找一种清洁型的替代能源的任务也已经迫在眉睫。生物质资源是地球上第四大资源，其储量仅次于煤炭、石油和天然气，同时也是储量第一的清洁型可再生能源，是最适合的化石能源替代能源之一。然而生物质资源的利用效率并不高，大多数农业废弃物直接农田焚烧，不仅造成环境污染，还造成能源浪费。因此，高效利用生物质资源不仅能够缓解能源紧缺和环境污染问题，还能变废为宝带来经济效益。通过热解活化的方法将生物质制备成活性炭、生物油和热解气是生物质最有效的利用途径之一。生物质制备活性炭主要分为物理法和化学法；化学法制备生物炭需要进行脱酸或脱盐反应，产生大量的废水，造成污染环境；而物理活化则存在耗时长、耗能高的弊端。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种生物质制备活性炭的系统及方法，将热解、活化反应设计为在同一反应炉内进行，将经过热解的高温生物炭无需冷却直接用于活化反应，节能效果较佳；同时经过快速热解得到的生物炭反应活性较高，直接进行活化反应的效率较高。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种生物质制备活性炭的系统，包括：螺旋进料器3-1、下行床快速热解活化炉3、螺旋出料器3-8，其中，螺旋进料器3-1与下行床快速热解活化炉3的进料口相连通，螺旋出料器3-8与下行床快速热解活化炉3的出料口相连通，其特征在于：下行床快速热解活化炉3内部从上至下依次划分为干燥区、热解区、过渡区和活化区，其中干燥区、热解区和活化区分别布置有辐射管；下行床快速热解活化炉3包括油气出口3-6和蒸汽进口3-7，其中，油气出口3-6位于热解区和过渡区的交界处，蒸汽进口3-7位于活化区的下部。进一步地，生物质制备活性炭的系统还包括：回转窑干燥器1、料仓2，所述回转窑
干燥器1与料仓2相连，料仓2与螺旋进料器3-1相连；第一换热器4、净化系统5、生物油油罐6、气柜7，其中，第一换热器4分别与油气出口3-6和净化系统5相连，净化系统5分别与生物油油罐6和气柜7相连；第二换热器9、第三换热器10、炭仓11，其中，第二换热器9、第三换热器10、炭仓11依次相连，第二换热器9与螺旋出料器3-8相连；蒸汽发生器8，蒸汽发生器8与蒸汽进口3-7相连。进一步地，下行床快速热解活化炉3内还包括锥形分料器3-2，锥形分料器3-2位于下行床快速热解活化炉3的干燥区的顶部，且在下行床快速热解活化炉3的物料进口的正下方。进一步地，下行床快速热解活化炉3还包括：燃气进口3-3、烟气出口3-5，其中，燃气进口3-3是辐射管的燃气进口，烟气出口3-5是辐射管的烟气出口。进一步地，气柜7分别与燃气进口3-3和蒸汽发生器8相连；烟气出口3-5、第三换热器10和回转窑干燥器1依次相连；软水供应管依次通过第二换热器9、第一换热器4与蒸汽发生器8相连。优选地，过渡区的高度占下行床快速热解活化炉总高度的1/10-1/5。采用以上所述的生物质制备活性炭的系统制备活性炭的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、生物质由回转窑干燥器1进行预热干燥处理；步骤2、干燥处理后的生物质输送至料仓2；步骤3、料仓2中的生物质由螺旋进料器3-1输送进入到下行床快速热解活化炉3的物料进口处；步骤4、生物质依靠自身重力经锥形分料器3-2、辐射管3-4均匀布料；步骤5、通过燃气进口3-3向下行床快速热解活化炉3的辐射管3-4通入燃气；步骤6、生物质经过干燥区进行干燥处理；步骤7、干燥区处理后的生物质进入热解区进行热解反应制得生物炭和热解油气；步骤8、蒸汽发生器8生成蒸汽经下行床快速热解活化炉3的蒸汽进口3-7进入活化区；步骤9、经步骤7得到的生物炭进入活化区，经由蒸汽活化；步骤10、活化后的生物炭形成活性炭，经由螺旋出料器3-8排出；步骤11、排出的活性炭经第二换热器9和第三换热器10换热处理，存入炭仓11；步骤12、步骤7制得的热解油气经油气出口3-6排出，经一号换热器4换热后，进入净化系统5；生物油存入生物油油罐6，热解气存入气柜7。优选地，气柜7中的热解气一部分通过燃气进口3-3用于辐射管3-4供热，气柜7中的热解气一部分为蒸汽发生器8提供能量生产蒸汽。优选地，从烟气出口3-5排出的烟气经第三换热器10换热处理，输送至回转窑干燥器1用于对生物质进行预热干燥。优选地，通过软水供应管供应的软水分别经第二换热器9、第一换热器4处理，输送至蒸汽发生器8。优选地，干燥区温度400～600℃，热解区温度550～650℃，活化区温度700～900℃。本专利技术的有益效果是，生物质制备活性炭的热解、活化反应于同一反应器内进行，经热解后的生物炭直接用于活化，效率高；原料干燥为烟气换热提供，活性炭与高温热解油气所含显热均予换热回收，能源利用率高；反应热解油、活性炭产率较高，同时活性炭碘吸附值和亚甲基蓝吸附值较高，活性炭性质较佳。附图说明图1是本专利技术的一种生物质制备活性炭的系统结构及流程示意图。图2是本专利技术的一种生物质制备活性炭的系统的下行床快速热解活化炉的结构示意图。其中，1、回转窑干燥器，2、料仓，3、下行床快速热解活化炉，3-1、螺旋进料器，3-2、锥形分料器，3-3、燃气进口，3-4、辐射管，3-5、烟气出口，3-6、油气出口，3-7、蒸汽进口，3-8，螺旋出料器，4、一号换热器，5、净化系统，6、生物油油罐，7、气柜，8、蒸汽发生器，9、二号换热器，10、三号换热器，11、炭仓。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1和图2。本专利技术提供了一种生物质制备活性炭的系统，包括：螺旋进料器3-1、下行床快速热解活化炉3、螺旋出料器3-8，其中，螺旋进料器3-1与下行床快速热解活
化炉3的进料口相连通，螺旋出料器3-8与下行床快速热解活化炉3的出料口相连通。下行床快速热解活化炉3内部从上至下依次划分为干燥区、热解区、过渡区和活化区，其中，干燥区、热解区和活化区分别布置有辐射管；下行床快速热解活化炉3包括油气出口3-6和蒸汽进口3-7，其中，油气出口3-6位于热解区和过渡区的交界处，用于排出热解油气和活化产生的气体；蒸汽进口3-7位于活化区的下部。所述生物质制备活性炭的系统还包括：回转窑干燥器1、料仓2，所述回转窑干燥器1与料仓2相连，料仓2与螺旋进料器3-1相连；第一换热器4、净化系统5、生物油油罐6、气柜7，其中，第一换热器4分别与油气出口3-6和净化系统5相连，净化系统5分别与生物油油罐6、气柜7相连；第二换热器9、第三换热器10、炭仓11，其中，第二换热器9与螺旋出料器3-8相连，第二换热器9、第三换热器10、炭仓11依次相连；蒸汽发生器8，蒸汽发生器8与蒸汽进口3-7相连。进一步地，下行床快速热解活化炉3内还包括锥形分料器3-2，锥形分料器3-2位于下行床快速热解活化炉3的干燥区的顶部，且在下行床快速热解活化炉3的物料进口的正下方。进一步地，下行床快速热解活化炉3还包括：燃气进口3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质制备活性炭的系统，包括：螺旋进料器(3‑1)、下行床快速热解活化炉(3)、螺旋出料器(3‑8)，其中，螺旋进料器(3‑1)与下行床快速热解活化炉(3)的进料口相连通，螺旋出料器(3‑8)与下行床快速热解活化炉(3)的出料口相连通，其特征在于：下行床快速热解活化炉(3)内部从上至下依次划分为干燥区、热解区、过渡区和活化区，其中干燥区、热解区和活化区分别布置有辐射管(3‑4)；下行床快速热解活化炉(3)包括油气出口(3‑6)和蒸汽进口(3‑7)，其中，油气出口(3‑6)位于热解区和过渡区的交界处，蒸汽进口(3‑7)位于活化区的下部。

【技术特征摘要】
1.一种生物质制备活性炭的系统，包括：螺旋进料器(3-1)、下行床快速热解活化炉(3)、螺旋出料器(3-8)，其中，螺旋进料器(3-1)与下行床快速热解活化炉(3)的进料口相连通，螺旋出料器(3-8)与下行床快速热解活化炉(3)的出料口相连通，其特征在于：下行床快速热解活化炉(3)内部从上至下依次划分为干燥区、热解区、过渡区和活化区，其中干燥区、热解区和活化区分别布置有辐射管(3-4)；下行床快速热解活化炉(3)包括油气出口(3-6)和蒸汽进口(3-7)，其中，油气出口(3-6)位于热解区和过渡区的交界处，蒸汽进口(3-7)位于活化区的下部。2.根据权利要求1所述的生物质制备活性炭的系统，其特征在于：还包括：回转窑干燥器(1)、料仓(2)，所述回转窑干燥器(1)与料仓(2)相连，料仓(2)与螺旋进料器(3-1)相连；第一换热器(4)、净化系统(5)、生物油油罐(6)、气柜(7)，其中，第一换热器(4)分别与油气出口(3-6)和净化系统(5)相连，净化系统(5)分别与生物油油罐(6)、气柜(7)相连；第二换热器(9)、第三换热器(10)、炭仓(11)，其中，第二换热器(9)、第三换热器(10)、炭仓(11)依次相连，第二换热器(9)与螺旋出料器(3-8)相连；蒸汽发生器(8)，蒸汽发生器(8)与蒸汽进口(3-7)相连。3.根据权利要求书1或2所述的生物质制备活性炭的系统，其特征在于：下行床快速热解活化炉(3)内还包括锥形分料器(3-2)，锥形分料器(3-2)位于下行床快速热解活化炉(3)的干燥区的顶部，且在下行床快速热解活化炉(3)的物料进口的正下方。4.根据权利要求书2所述的生物质制备活性炭的系统，其特征在于：下行床快速热解活化炉(3)还包括：燃气进口(3-3)、烟气出口(3-5)，其中，燃气进口(3-3)是辐射管(3-4)的燃气进口，烟气出口(3-5)是辐射管(3-4)的烟气出口。5.根据权利要求书4所述的生物质制备活性炭的系统，其特征在于：气柜(7)分别与燃气进口(3-3)和蒸汽发生器(8)相连；烟气出口(3-5)、第三换热器(10)和回转窑干燥器(1)依次相连；软水供应管依...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵延兵，陈水渺，姜朝兴，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11