一种热解活化改性一体化系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种固体原料热解活化改性一体化系统，具有固体原料供料单元、热解器、热解气冷凝净化单元、热解气燃烧单元、快速流化床活化器单元、一级和二级旋风分离器、旋风反应器、蒸汽发生器、活化器进气单元、活性炭出料单元。快速流化床活化器单元由提升管、沉降槽和下行管组成，通过循环段和料封段与热解器连接。本发明专利技术使用斜槽移动床和流化床相结合的热解器，与快速流化床活化器耦合实现两段式热解活化；利用活化器和热解器的布置与配置、反应器结构优化、床料循环、旋风反应器、气固优化混合、料封结构优化、能量梯级利用、进料与出料系统改进，同时生产高热值热解气和高品质活性炭，提高了系统效率和活性炭产率，提升了活性炭品质。炭品质。炭品质。

【技术实现步骤摘要】
一种热解活化改性一体化系统


[0001]本技术涉及热解活化改性一体化技术，尤其是涉及一种固体原料热解活化改性一体化系统。

技术介绍

[0002]我国是经济大国，也是固废产出大国，在有机固废的利用技术中，热解或炭化技术是一种通过热化学转化反应将有机固废转换为热解炭、热解油和热解气的过程，其气体产物可以用于发电、供气，也可以用于集中供暖，热解油可以提质为燃料和各种化学品，热解炭通过进一步处理用以制备炭肥、土壤改良剂、活性炭和催化剂等。传统活性炭制备采用两步法，即炭化和活化，传统的炭化和活化反应器有固定床、移动床、回转窑、耙式炉等，主要问题为气体短路壁流、气固混合差、床层温度不均匀、产品品质不稳定、占地面积大、能耗高、污染重；流化床因气固混合好、床层温度均匀、产品质量稳定、结构紧凑、节能环保而得到越来越多的应用，但是在炭化和活化领域应用不多，而且在流化床设计、结构布置、部件配置、工艺优化等方面也有诸多不足，造成能耗高、产品质量差的问题。
[0003]间接加热热解技术，近年来在国内外发展较快，但主要以制备高热值热解气为主，热解炭品质不高，通过热解实现炭化并进行高效活化制备活性炭仍在摸索阶段，急需开发热解炭化活化改性的工艺与技术装备，高效低成本制备高值活性炭，确保活性炭吸附性能、颗粒强度和热稳定性，满足社会和市场的需求。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是解决气固混合差、床层温度不均匀、产品品质不稳定、占地面积大、能耗高、污染重等问题，提供一种同时制备热解气和活性炭的系统与方法，优化工艺，改善结构型式，提高活性炭品质，降低能耗并有效减少污染物排放。
[0005]实现本技术目的的技术方案是：本技术一种固体原料热解活化改性一体化系统，具有固体原料供料单元、热解器、热解气冷凝净化单元、热解气燃烧单元、快速流化床活化器单元、一级和二级旋风分离器、旋风反应器、蒸汽发生器、活化器进气单元、活性炭出料单元，所述固体原料供料单元包括原料输送器和混合进料器，固体原料供料单元与螺杆干燥器连通连接，螺杆干燥器与热解器连通连接，所述热解器与快速流化床活化器连接，所述快速流化床活化器单元和一级旋风分离器与二级旋风分离器连通连接，二级旋风分离器气体输出端和热解器和蒸汽发生器连通连接，所述一级旋风分离器和二级旋风分离器的固体输出端与旋风反应器料封管连接，料封管与旋风反应器的输入端连接，所述旋风反应器和热解器与热解气冷凝净化单元连通连接，热解气冷凝净化单元通过引风机和热解气燃烧单元连通连接，快速流化床活化器单元和进气单元与活性炭出料单元连通连接。
[0006]更进一步的优化方案是所述的一种固体原料热解活化改性一体化系统，所述快速流化床活化器单元的旋风分离器包括活化器一级旋风分离器和二级旋风分离器，所述快速流化床活化器单元的输出端与活化器一级旋风分离器输入端连接，一级旋风分离器气体输
出端和二级旋风分离器的输入端连接，二级旋风分离器气体输出端和热解器夹套、蒸汽发生器连接，热解器夹套出气端与螺杆干燥器夹套进气端连通连接，螺杆干燥器夹套出气端和固体原料供料单元连通连接，二级旋风分离器固体输出端与一级旋风分离器固体输出端连接，所述一级旋风分离器和二级旋风分离器的固体输出端与旋风反应器的输入端连通连接，所述旋风反应器与热解器连通连接，所述热解气冷凝净化单元和旋风反应器连通连接，所述旋风反应器可完全置于热解器外部，也可部分置于热解器内部，当旋风反应器设置在热解器外部时，旋风反应器的固体输出端与热解器连通连接，旋风反应器的气体输出端与热解气冷凝净化单元连通连接。
[0007]更进一步的优化方案是所述的一种固体原料热解活化改性一体化系统，所述热解器通过底部的料封段和循环段与快速流化床活化器单元连通连接，所述料封段可采用斜槽料封或L、J、U型式的非机械阀密封，所述循环段可采用L、J、U型式的非机械阀密封，螺杆干燥器和热解器设置加热夹套。
[0008]更进一步的优化方案是所述的一种固体原料热解活化改性一体化系统，所述快速流化床活化器单元依次包括提升管、沉降槽、下行管，提升管和沉降槽连通连接，沉降槽和下行管连通连接，所述提升管和沉降槽水平方向尺寸不同，提升管竖直偏心布置于沉降槽里，提升管顶端距离沉降槽顶部至少20厘米，提升管与下行管临近的外管壁之间距离为5
‑
10厘米，沉降槽底部斜槽与水平方向的夹角为50
‑
70度，下行管底部设置下行管活性炭出料管(20)。
[0009]更进一步的优化方案是所述的一种固体原料热解活化改性一体化系统，所述进气单元的气体包括水蒸气、热烟气、空气或其他热气体，所述进气单元在提升管底部和快速流化床活化器单元连通连接，所述快速流化床活化器单元和活性炭出料单元连通连接，活性炭出料单元包括高位活性炭出料罐、低位活性炭出料罐、下行管活性炭出料管，所述提升管的竖直方向，可以布置多个出料口和出料罐。
[0010]更进一步的优化方案是所述的一种固体原料热解活化改性一体化系统，所述固体原料供料单元包括输送器和混合进料器，输送器和混合进料器连通连接，混合进料器由料仓、阀门和滚轮组成，滚轮整体中空，中心轴为空心，空心轴前后贯通，滚轮进气管在轴中心进入内腔，滚轮进气管和螺杆干燥器夹套出气端连通连接，滚轮的内腔出气管在另端轴中心排出，净化后放空，冷凝液在滚轮的底部通过滚轮表面孔洞排出，净化后水回收利用。
[0011]本技术是一种基于斜槽移动床和快速流化床、适用于固体原料的热解活化改性一体化系统，利用燃气燃烧的热烟气和水蒸气对固体原料进行热解活化一体化处理。热烟气和水蒸气进入流化床活化器提升管，炭基颗粒一部分进入活性炭出料单元作为产品输出，另一部分经沉降槽、下行管、循环段进入热解器，活化尾气则进入一级旋风分离器和二级旋风分离器，气固分离后，固体进入料封管，然后经过旋风反应器进入热解器，炭基材料循环，将活化器的热量由反应器内部传送至热解器，二级旋风分离器出来的活化尾气，一支进入蒸汽发生器，利用活化尾气热量生产蒸汽，另一支进入热解器加热夹套对热解器进行间接加热，热解器夹套出来的热气体进入螺杆干燥器夹套，螺杆干燥器夹套出来的气体进入供料单元的空心滚轮进行原料的预干燥，实现热量的梯级利用以及间接直接加热相结合的高效加热，提高了系统热效率，同时快速流化床活化器温度均匀、炭基材料品质均匀稳定，装置结构紧凑、占地面积小、能耗低、氮硫氯污染物大多固化在炭基材料，从而减少了污
染物排放，相比于传统炭化活化技术有更大的优势和更广阔的市场前景。
[0012]本技术具有积极的效果：
[0013](1)本技术的系统可以将固体原料的干燥、热解与活化在同一装置内同时完成，夹套外部加热和热床料循环内部加热相结合，实现能量梯级利用，极大的提高了热解活化效率，减少了污染物排放，降低了能耗，减少了占地面积，分段热处理，提高了炭基材料产率，快速流化床活化器气固混合好、床层温度均匀、产品质量稳定，有巨大的技术优势。
[0014](2)快速流化床活化器产生的活化尾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体原料热解活化改性一体化系统，其特征在于：具有固体原料供料单元、热解器(1)、旋风反应器(6)、热解气冷凝净化单元(11)、热解气燃烧单元(18)、快速流化床活化器单元、活化器进气单元(16)、活化器一级旋风分离器(7)、活化器二级旋风分离器(8)、蒸汽发生器(17)，所述固体原料供料单元包括输送器(13)和混合进料器(12)，固体原料供料单元与螺杆干燥器(10)连通连接，螺杆干燥器(10)与热解器(1)连通连接，所述热解器(1)与快速流化床活化器单元连接，所述快速流化床活化器单元和活化器一级旋风分离器(7)与二级旋风分离器(8)连通连接，二级旋风分离器(8)气体输出端和热解器(1)和蒸汽发生器(17)连通连接，所述一级旋风分离器(7)和二级旋风分离器(8)的固体输出端与料封管(19)连接，料封管(19)与旋风反应器(6)的输入端连接，所述旋风反应器(6)和热解器(1)与热解气冷凝净化单元(11)连通连接，热解气冷凝净化单元(11)通过引风机和热解气燃烧单元(18)连通连接，快速流化床活化器单元和进气单元(16)与活性炭出料单元连通连接。2.根据权利要求1所述的一种固体原料热解活化改性一体化系统，其特征在于：所述快速流化床活化器单元的旋风分离器包括活化器一级旋风分离器(7)和二级旋风分离器(8)，所述快速流化床活化器单元的输出端与活化器一级旋风分离器(7)输入端连接，一级旋风分离器(7)气体输出端和二级旋风分离器(8)的输入端连接，二级旋风分离器(8)气体输出端和热解器(1)夹套、蒸汽发生器(17)连接，热解器(1)夹套出气端与螺杆干燥器(10)夹套进气端连通连接，螺杆干燥器(10)夹套出气端和固体原料供料单元连通连接，二级旋风分离器(8)固体输出端与一级旋风分离器(7)固体输出端连接，所述一级旋风分离器(7)和二级旋风分离器(8)的固体输出端与料封管(19)连接，料封管(19)与旋风反应器(6)的输入端连通连接，所述旋风反应器(6)与热解器(1)连通连接，所述热解气冷凝净化单元(11)和旋风反应器(6)出气管连通连接，所述旋风反应器(6)可完全置于热解器(1)外部，也可部分置于热解器(1)内部，当旋风反应器(6)设置在热解器(1)外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：代建军，周春宝，陈雷，刘成龙，邢旭洋，王君，陈远祥，晁莉，刘洋，张潆文，姚邦，董洁，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：新型
国别省市：