煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统，所述系统包括：依次连接的流化床反应炉、气固分离装置、燃气炉和余热回收装置；流化床反应炉的炉膛分为上段的活化区和下段的炭化区，活化区设有多级蒸汽管和第一燃料风管，炭化区设有气化风管；燃气炉设有第二燃料风管；余热回收装置内设有过热器和省煤器，过热器的过热蒸汽出口与多级蒸汽管连接；省煤器内的水经烟气加热形成蒸汽进入汽包进行汽水分离，分离出的水回流至省煤器，汽水分离后的蒸汽进入过热器继续被烟气加热。本实用新型专利技术将炭化阶段和活化阶段合二为一，简化煤/生物质活性炭制备工艺，为煤/生物质低成本制取活性炭提供一条有效技术途径。本制取活性炭提供一条有效技术途径。本制取活性炭提供一条有效技术途径。

【技术实现步骤摘要】
煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统


[0001]本技术涉及煤/生物质清洁利用
，具体涉及一种煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统。

技术介绍

[0002]活性炭因其比表面积大、孔隙发达、吸附能力强等特性被广泛应用于众多领域中，例如烟气污染物吸附处理、生活污水净化、难降解工业废水处理及土壤污染控制等。
[0003]现有的活性炭制备方法大部分是以煤或生物质为原料，通过粉碎、加粘合剂，挤压成型后再经过炭化、活化及改性等一系列工序而成，工艺流程复杂，反应设备较多，占地面积较大，且炭化过程需要通过燃烧天然气或燃料油来提供热量，因此能耗和成本较高，制约了活性炭的工业应用。
[0004]煤/生物质炭具有含碳量高、比表面积大、孔隙发达及机械强度高等特点，同时我国煤/生物质资源丰富且可再生，因此，以煤/生物质为原料制备煤/生物质活性炭具有较大应用前景。
[0005]目前煤/生物质制炭通常是炭化阶段和活化阶段分开，一般以块料或成型燃料为原料且采用固定床或回转窑反应器(如公开号为CN108203093A、CN110819363A的专利技术等)，其工序较复杂，成本较高，且大型化较困难。

技术实现思路

[0006]针对本领域存在的不足之处，本技术提供了一种煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统，以煤和/或生物质粉料颗粒为原料，采用流化床反应器，将炭化阶段和活化阶段合二为一，从而简化煤/生物质活性炭制备工艺，且容易实现大型化生产，为煤/生物质低成本制取活性炭提供一条有效技术途径。/>[0007]一种煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统，其特征在于，包括：依次连接的流化床反应炉、气固分离装置、燃气炉和余热回收装置；
[0008]所述流化床反应炉的炉膛分为上段的活化区和下段的炭化区，所述活化区设有多级蒸汽管和第一燃料风管，所述炭化区设有气化风管；
[0009]所述燃气炉设有第二燃料风管；
[0010]所述余热回收装置内设有过热器和省煤器，所述过热器的过热蒸汽出口与多级蒸汽管连接；
[0011]所述省煤器内的水经烟气加热形成蒸汽进入汽包进行汽水分离，分离出的水回流至省煤器，汽水分离后的蒸汽进入过热器继续被烟气加热。
[0012]本技术通过结构优化，在一套系统里同时实现煤/生物质原料的炭化和活化，大大简化了生产工艺。本技术通过活化区设置的第一燃料风管向活化区内送入适量空气，让炭化区产生的高温气化气继续燃烧放热，保持活化区的温度在750-900℃，保证炭化颗粒的高效活化。
[0013]作为优选，所述余热回收装置内还设有气化空气预热器和燃尽空气预热器；
[0014]所述气化空气预热器内的空气经烟气加热后分别通过第一燃料风管和气化风管流至活化区和炭化区；
[0015]所述燃尽空气预热器内的空气经烟气加热后通过第二燃料风管流至燃气炉。
[0016]进一步优选，所述过热器、省煤器、气化空气预热器和燃尽空气预热器自上而下依次设于余热回收装置内。
[0017]过热器、省煤器与燃气炉燃烧产生的高温烟气换热后形成过热蒸汽，输送至活化区与炭化炉产生的炭化颗粒进行反应，生成活性炭。气化空气预热器、燃尽空气预热器与高温烟气换热后形成高温空气，气化空气预热器出来的高温空气作为流化床炭化区的气化风和活化区的燃料风，燃尽空气预热器出来的高温空气作为燃气炉的燃料风。由于较高温度空气送入流化床反应炉的炭化区，有助于入炉煤/生物质燃料的干燥和炭化，可处理水分含量达60％左右的煤/生物质原料。
[0018]本技术中所述省煤器与汽包连接。省煤器可有效地利用高温烟气的热量，将温水加热成饱和蒸汽在汽包中进行汽水分离，分离出的饱和水重新送入省煤器加热，饱和蒸汽则送入过热器形成过热蒸汽。过热蒸汽为炭化颗粒的活化反应提供活化剂，多余部分则可直接外供使用。
[0019]作为优选，本技术中多级蒸汽管包括若干组蒸汽管，沿活化区自下而上间隔布置，进行分层送汽，使过热蒸汽与炭化颗粒充分接触，实现炭化颗粒的高效活化。进一步优选，所述蒸汽管包括2～20组。
[0020]作为优选，所述过热蒸汽的温度为200～250℃。
[0021]作为优选，所述气固分离装置的固体料出口与活性炭冷却器连接，可以冷却高温活性炭颗粒。
[0022]作为优选，所述气固分离装置包括串联的两级旋风分离器。
[0023]一种煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的方法，使用所述的煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统，包括：
[0024]1)煤和/或生物质原料与气化风管输送的空风在炭化区内于750-900℃发生部分气化反应，产生的气化气和炭化颗粒进入活化区；
[0025]2)所述气化气在活化区内与第一燃料风管输送的空风进一步燃烧放热，保持活化区的温度在750-900℃；所述炭化颗粒在活化区内与多级蒸汽管送入的过热蒸汽进行活化反应，生成活性炭颗粒；
[0026]3)从流化床反应炉出来的气化气与活性炭颗粒在气固分离装置中分离得到活性炭颗粒，气化气进入燃气炉与第二燃料风管输送的空风燃烧，产生的烟气进入余热回收装置进行换热。
[0027]步骤1)中，通过气化反应释放热量，为炭化反应和活化反应提供有效的温度环境。
[0028]步骤3)中，燃气炉内燃烧产生的烟气具有高温，可进行预热回收利用。
[0029]作为优选，所述余热回收装置内还设有气化空气预热器和燃尽空气预热器；
[0030]所述气化空气预热器内的空气经烟气加热至400-450℃后分别通过第一燃料风管和气化风管流至活化区和炭化区；
[0031]所述燃尽空气预热器内的空气经烟气加热至150-250℃后通过第二燃料风管流至
燃气炉。
[0032]本技术与现有技术相比，主要优点包括：
[0033](1)本技术将活性炭制备的两个关键过程(炭化和活化)集中在一套装置里进行，通过部分气化反应释放热量和气化气，为炭化反应和活化反应提供有效的温度环境和活化气氛，避免了额外提供热源，从而大大降低了能耗和生产成本，提高了煤/生物质活性炭的经济效益。
[0034](2)现有工艺往往需要额外通入氮气作为保护气以维持回转窑等反应器内低氧状态，产生的热解气体有效组分浓度低，无法直接使用，且需要设置专用的设备如焚烧炉对这些气体进行处理。而本技术的炭化过程采用部分气化方法，煤/生物质原料过量、空气不足，整个过程处于近乎无氧状态且无需额外加入其它惰性气体，所得燃气热值较高，且燃气燃烧产生的热量通过余热回收装置可获得品质较高的过热蒸汽。该蒸汽可作为活化剂供给流化床活化区，多余则可外供用于工业生产，从而提高了煤/生物质资源的利用效率，大大降低了生产成本。
附图说明
[0035]图1为实施例1的煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统结构和连接关系示意图；
[0036]图中：1、流化床反应炉；2、炭化区；3、过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤/生物质炭化、活化一体化制备活性炭的系统，其特征在于，包括：依次连接的流化床反应炉、气固分离装置、燃气炉和余热回收装置；所述流化床反应炉的炉膛分为上段的活化区和下段的炭化区，所述活化区设有多级蒸汽管和第一燃料风管，所述炭化区设有气化风管；所述燃气炉设有第二燃料风管；所述余热回收装置内设有过热器和省煤器，所述过热器的过热蒸汽出口与多级蒸汽管连接；所述省煤器内的水经烟气加热形成蒸汽进入汽包进行汽水分离，分离出的水回流至省煤器，汽水分离后的蒸汽进入过热器继续被烟气加热。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述余热回收装置内还设有气化空气预热器和燃尽空气预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤辉，余春江，方梦祥，骆仲泱，解桂林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：