利用生物质制备活性炭的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用生物质制备活性炭的系统和方法。所述系统包括：热解炉，用于热解原料生物质，生成热解油气和残炭；燃烧器，用于对所述原料生物质进行加热，使其热解；蒸汽锅炉，用于对水进行加热，得到水蒸气；流化床，用于对所述残炭进行活化，生成活性炭。本发明专利技术无需对现有的流化床进行改造，减少热损失，降低能耗，且提高热解炉产能，实现了物料的减量化、无害化和资源化利用。

System and method for preparing activated carbon from biomass

The invention relates to a system and a method for preparing activated carbon from biomass. The system comprises a pyrolysis furnace for pyrolysis of biomass pyrolysis oil, gas generation and carbon residue; burner for heating the raw materials of biomass, the pyrolysis; steam boiler for heating water, water vapor; fluidized bed, for activation of the residual carbon, activated carbon. The invention does not need to rebuild the existing fluidized bed, reduce heat loss, reduce energy consumption, and increase the capacity of the pyrolysis furnace, thereby realizing the reduction, harmlessness and resource utilization of the material.

【技术实现步骤摘要】
利用生物质制备活性炭的系统和方法
本专利技术属于热解气化技术生产活性炭的
范围，具体而言，本专利技术涉及一种制备活性炭的系统和方法，特别是一种适合以生物质为原料，通过热解气化制备活性炭的系统和方法。
技术介绍
生物质广义指所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。我国的生物质资源非常丰富，每年产生大约6.5亿吨农业秸秆，加上薪柴及林业废弃物等，折合能量4.6亿吨标准煤，预计到2050年将增加到9.04亿吨，相当于6亿多吨标准煤。我国每年的森林耗材达到2.1亿立方米，折合1.2亿吨标准煤的能量。另外，全国城市物料年产量已超过1.5亿吨，到2020年年产量将达2.1亿吨，垃圾中的有机质含量平均约为40％，年产1.5亿吨的“城市垃圾”中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元。这些资源若未经治理直接焚烧、排放入水体、堆积必将造成资源浪费，以及空气、土壤、地表水和地下水等环境污染和人类生存环境的恶化。然而，含碳的物质在几百摄氏度的温度下经过炭化，再活化可制备活性炭。但是目前活性炭的生产工艺、生产设备还很落后，目前国内大部分煤质活性炭企业的生产工艺比较落后，主要通过单种煤来进行生产，产品质量对原料煤依靠严重。生产设备的生产能力普遍较小，自动化程度较低，不利于大规模、连续化生产。同时，由于活性炭生产对原料要求比较高，目前只有少数煤种能完全满足生产要求。因此，有必要对活性炭的生产工艺进行研究，解决其对原料要求高、生产率低，生产成本高的问题，尤其是适合以生物质为原料制备活性炭。
技术实现思路
为解决上述活性炭的生产工艺、生产设备落后的问题，同时提高活性炭的生产效率，降低生产成本，本专利技术提供一种适合以生物质为原料，通过热解气化制备活性炭的系统和方法。本专利技术提供了一种利用生物质制备活性炭的系统，所述系统包括：热解炉，其包括进料口、多个热解油气出口、固料出口、反应室和设在所述反应室底部的可旋转盛放盘，所述热解炉用于热解原料生物质，生成热解油气和残炭；燃烧器，其位于所述反应腔室的上部和/或下部，所述燃烧器具有燃气入口，所述燃烧器用于对所述原料生物质进行加热，使其热解；蒸汽锅炉，其具有水入口与水蒸气出口，所述蒸汽锅炉用于对水进行加热，得到水蒸气；流化床，其具有固料入口、活化剂入口、废气出口和活性炭出口，所述固料入口与所述热解炉的固料出口连接，所述活化剂入口与所述蒸汽锅炉的水蒸气出口相连，所述流化床用于对所述残炭进行活化，生成活性炭。进一步地，所述系统还包括加热器，其具有水蒸气入口和活化剂出口，所述水蒸气入口与所述蒸汽锅炉的水蒸气出口相连，所述活化剂出口与所述流化床的活化剂的入口连接；所述加热器用于对所述水蒸气进行二次加热。更进一步地，所述加热器为蓄热式加热器。进一步地，所述系统还包括油气分离器，其具有热解油气入口、热解气出口和热解油水出口，所述热解油气入口与所述热解炉的热解油气出口相连，所述热解气出口与所述燃烧器的燃气入口相连；所述油气分离器用于对所述热解油气进行分离，得到热解油水和热解气，并将热解气通入所述燃烧器内进行燃烧。更进一步地，所述系统还包括油水分离器，其具有热解油水入口以及热解水出口，所述热解油水入口与所述油气分离器的热解油水出口相连，所述热解水出口与所述蒸汽锅炉的水入口相连；所述油水分离器用于对所述热解油水进行分离，获得热解油和热解水，并将热解水通入所述蒸汽锅炉；进一步地，所述系统还包括预处理装置，其与所述热解炉的进料口相连，所述预处理装置用于对所述原料生物质进行破碎预处理。本专利技术还提供一种利用上述系统制备活性炭的方法，该方法具有以下步骤：将原料生物质送入所述热解炉，所述燃烧器对所述原料生物质进行加热，产生燃烧烟气，原料生物质热解，生成热解油气和残炭；用所述蒸汽锅炉对水进行加热，得到水蒸气；将所述残炭和水蒸气分别送入所述流化床，利用所述水蒸气对所述残炭进行活化，生成活性炭。进一步地，所述方法还包括以下步骤：将所述水蒸气通入所述加热器，所述加热器对所述水蒸气进行二次加热，然后再通入所述流化床。更进一步地，所述方法还包括以下步骤：用所述油气分离器对所述热解油气进行分离，得到热解油水和热解气；将热解气通入所述燃烧器内进行燃烧，将所述热解油水通入所述油水分离器；用所述油水分离器对所述热解油水进行分离，获得热解油和热解水；将热解水通入所述蒸汽锅炉，得到水蒸气；此外，所述方法还包括以下步骤：对所述原料生物质进行预处理，得到片状和/或块状的原料生物质。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的制备活性炭的系统及方法，无需对现有的流化床进行改造，能够解决制备活性炭前段热解过程中出现的管道堵塞、粉尘重、热解效果差等问题，并且解决了热解装置与制备活性炭装置同时连用时，能耗高、热量损失严重、制备活性炭品质差的问题。本专利技术采用颗粒热载体时，能够解决热解时在颗粒表面易结焦、颗粒分离困难、颗粒在床层间传递困难等问题。本专利技术利用物料制备活性炭的方法，减少热解过程中无机物带走大量热量，减少热损失和降低能耗，且提高热解炉产能，实现原料的充分热解，整个工艺简单，易操作，能够确保操作的稳定性。本专利技术实现了物料的减量化、无害化和资源化利用。本专利技术还可以有效降低热解炭中焦油含量，从而有利于后续流化床制备活性炭的操作，同时可以有效回收系统中的余热，从而实现余热的最大化利用。附图说明图1是本专利技术所述系统的示意简图。图2是本专利技术所述系统的整体示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术所述的系统包括热解炉100，其包括进料口101、热解油气出口102、固料出口105，同时热解炉100还具有反应室和设在所述反应室底部的可旋转盛放盘，所述热解炉100用于热解生物质，生成热解油气和残炭。本专利技术所述的热解炉100还要具有水封装置，尤其是所述热解炉100的进料口101具有两级阀门或螺旋密封装置。这样设置可使得所述热解炉处于绝氧的环境，可以抑制原料热解时产生二噁英等有害气体。如图1所示，燃烧器500，其设置于位于热解炉100内，在所述的反应室的上部和/或下部，所述燃烧器具有燃气入口501，所述燃烧器500用于对所述生物质进行加热，使生物质热解。燃烧器500对热解炉100的内部进行加热，使其达到生物质热解的温度，从而对生物质进行热解，生成残炭。燃烧器500在燃烧过程中，会产生大量的燃烧烟气，而生物质热解时会产生大量的热解油气。另外，优选地，将热解炉100反应室的气氛与燃烧器500的气氛隔离，使二者互不影响，从而实现物料热解在绝氧气氛下进行，确保了热解气具有较高的热值，同时有效抑制了二噁英的产生。燃烧器500在热解炉100中沿水平方向间隔分布，并且每组燃烧器500可采用蓄热式辐射管，可独立控制操作，这样设置的好处在于可以通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用生物质制备活性炭的系统，其特征在于，所述系统包括：热解炉，其包括进料口、多个热解油气出口、固料出口、反应室和设在所述反应室底部的可旋转盛放盘；燃烧器，其位于所述反应腔室的上部和/或下部，所述燃烧器具有燃气入口；蒸汽锅炉，其具有水入口与水蒸气出口；流化床，其具有固料入口和活化剂入口，所述固料入口与所述热解炉的固料出口连接，所述活化剂入口与所述蒸汽锅炉的水蒸气出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用生物质制备活性炭的系统，其特征在于，所述系统包括：热解炉，其包括进料口、多个热解油气出口、固料出口、反应室和设在所述反应室底部的可旋转盛放盘；燃烧器，其位于所述反应腔室的上部和/或下部，所述燃烧器具有燃气入口；蒸汽锅炉，其具有水入口与水蒸气出口；流化床，其具有固料入口和活化剂入口，所述固料入口与所述热解炉的固料出口连接，所述活化剂入口与所述蒸汽锅炉的水蒸气出口相连。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括加热器，其具有水蒸气入口和活化剂出口，所述水蒸气入口与所述蒸汽锅炉的水蒸气出口相连，所述活化剂出口与所述流化床的活化剂的入口连接。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述加热器为蓄热式加热器。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括油气分离器，其具有热解油气入口、热解气出口和热解油水出口，所述热解油气入口与所述热解炉的热解油气出口相连，所述热解气出口与所述燃烧器的燃气入口相连。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括油水分离器，其具有热解油水入口以及热解水出口，所述热解油水入口与所述油气分离器的热解油水出口相连，所述热解水出口与所述蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，吴小飞，巴玉鑫，肖磊，王惠惠，房凯，牛明杰，宋敏洁，
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