一种制取高活性秸秆焦炭的系统及方法技术方案

一种制取高活性秸秆焦炭的系统及方法。利用高温电炉加热填有颗粒状的碱金属含量较高的秸秆类生物质，通过控制合理的升温速率和恒温加热温度，来制取反应活性高的秸秆类焦炭。在制焦反应器出口对焦油和热解气体进行冷凝后收集。加热结束后，持续通入氮气直至制焦反应器冷却至室温，即可将焦样取出。该方法适用于利用碱金属含量较高的秸秆类生物质制取高反应活性的焦炭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炼焦及化工领域，具体涉及ー种制取高活性秸杆焦炭的系统及方法。
技术介绍
生物质被广泛认为是ー种“C02零排放”的可再生能源，全世界毎年生物质的产量约为30亿吨，生物质能源占全世界能源组成的14%，而在中国的各类生物质资源组成中，秸杆类生物质约占总生物质产量的65%，因此对秸杆类生物质的利用成为中国生物质资源利用的重点。秸杆类生物质的ー个重要特点就是碱金属含量高，导致其在高温燃烧过程中会产生严重的结焦问题，从而影响了秸杆类生物质的高效利用。为避免产生严重的结焦问题，含碱金属较高的生物质通常被广泛的用于制取焦炭、油、气等二次化工产品，实现生物质资源的综合利用。然而在利用秸杆类生物质制取焦炭时，由于该过程受加热温度、升温速率、燃料粒径、气氛及加热时间等因素的影响，往往很难制得反应活性最佳的焦炭。因此有必要根据科研试验的结果，提出一种新的制取反应活性最高的秸杆类焦炭的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种能够提高秸杆类生物质焦炭的产率，同时对制焦过程中产生的焦油和热解气体进行收集利用，实现秸杆类生物质的综合高效利用的制取高活性秸杆焦炭的系统及方法。为达到上述目的，本专利技术的系统包括高温加热炉以及设置在高温加热炉内的装有秸杆料的制焦反应器，在制焦反应器的端盖上开设有保护气体入口和保护气体出ロ，制焦反应器的侧壁上端开设有与烟道相连通的出口，烟道经冷凝器与焦油收集容器相连通，该焦油收集容器的上端还通过管道与带有排气管的热解气收集容器相连通。所述的端盖上还设置有制焦反应器防爆门。所述的制焦反应器上还安装有起吊挂钩。所述的高温加热炉内设置有用于固定和定位制焦反应器的支撑固定件。所述的烟道上还安装有出口烟道阀门。所述的焦油收集容器上安装有焦油收集容器防爆门。所述的热解气收集容器上安装有热解气收集容器防爆门，且在其排气管上安装有排气管阀门。本专利技术方法如下I)制焦前，首先将粒径为50-200 μ m的秸杆类生物质填入制焦反应器中，填入的体积不超过制焦反应器容积的3/4 ；2)将制焦反应器置于高温电炉内，通过开设在端盖上的保护气入体ロ通入氮气3小时以上，以驱除制焦反应器内残余的空气；、3)残余空气驱除完成后，控制高温电炉以2-10°C /min的升温速率升高至775-825 °C后保持恒温4小吋；4)制焦产生的焦油和烟气通过阀门后经烟道输入到冷凝器冷凝后，焦油进入焦油收集容器，残余的热解气则进入下游的热解气收集容器储存；5)制焦结束后，将制焦反应器从高温电炉内吊出，持续通入氮气直至制焦反应器冷却至室温，即可将制得的焦样取出。本专利技术利用高温电炉加热填有颗粒状的碱金属含量较高的秸杆类生物质，通过控制合理的升温速率和恒温加热温度，来制取反应活性高的秸杆类焦炭。在制焦反应器出ロ对焦油和热解气体进行冷凝后收集。加热结束后，持续通入氮气直至制焦反应器冷却至室温，即可将焦样取出。该方法适用于利用碱金属含量较高的秸杆类生物质制取高反应活性的焦炭。附图说明 图I是本专利技术的整体结构示意图。其中，I-制焦反应器防爆门；2_制焦反应器端盖；3_制焦反应器起吊挂钩；4_制焦反应器；5_高温电炉；6_秸杆料；7_支撑固定件；8_焦油收集容器；9_热解气收集容器；10-排气管；11_排气管阀门；12_热解气收集容器防爆门；13_焦油收集容器防爆门；14_冷凝器；15-烟道；16-出ロ烟道阀门具体实施例方式參见图1，本专利技术包括内部设置有支撑固定件7的高温加热炉5，在高温加热炉5内安装有制焦反应器4，在制焦反应器4的端盖2上开设有保护气体入口、保护气体出口和 制焦反应器防爆门1，制焦反应器4上还安装有起吊挂钩3，制焦反应器4的侧壁上端开设有与烟道15相连通的出ロ，烟道15经烟道阀门16、冷凝器14与焦油收集容器8相连通，该焦油收集容器8的上端还通过管道与带有排气管10的热解气收集容器9相连通，其中焦油收集容器8上安装有焦油收集容器防爆门13 ;热解气收集容器9上安装有热解气收集容器防爆门12，且在其排气管10上安装有排气管阀门11。本系统适用于利用碱金属含量较高的秸杆类生物质制取高反应活性的焦炭。制焦反应器4用耐火材料砌成，反应器顶部配以端盖2，端盖2通过螺栓紧固在反应器4上，反应器安装防爆门I以保证制焦反应器的安全运行，高温电炉5炉膛内壁装有耐火材料制成的支撑固定件7，以实现制焦反应器的固定和定位，井能避免制焦反应器与炉膛的不均匀直接接触；端盖上装有惰性保护气体的进出口；另外在制焦反应器靠近上部的侧壁接有烟道15，并配以控制阀门16 ;焦油收集容器8和热解气收集容器9分别装有防爆门13和12，以保证收集容器安全，另外热解气收集容器9装有排气管和阀门11，以便于热解气的及时排除。本专利技术制取高活性秸杆焦炭的方法为I)制焦前，首先将粒径为50-200 μ m的秸杆类生物质填入制焦反应器4中，填入的体积不超过制焦反应器4容积的3/4 ；2)将制焦反应器4置于高温电炉5内，通过开设在端盖2上的保护气入体ロ通入氮气3小时以上，以驱除制焦反应器内残余的空气；3)残余空气驱除完成后，控制高温电炉5以2-10°C /min的升温速率升高至775-825 °C后保持恒温4小吋；4)制焦产生的焦油和烟气通过阀门16后经烟道15输入到冷凝器14冷凝后，焦油进入焦油收集容器8，残余的热解气则进入下游的热解气收集容器9储存；5)制焦结束后，将制焦反应器4从高温电炉5内吊出，持续通入氮气直至制焦反应器4冷却至室温，即可将制得的焦样取出。本专利技术的优点在于本专利技术选取了合理的制焦温度，避免了制焦过程中物料的烧结，得到的秸杆类生物质焦炭活性闻; 本专利技术选取了合理的粒径、升温速率以及加热时间，使得制得的秸杆类生物质焦炭的产率高；对制取焦炭过程中产生的焦油和热解气进行收集利用，实现秸杆类生物质的综合高效利用；本专利技术的系统构成简单、易于实施和操作，并且对各反应器和容器的安全性予以考虑，使用过程中不易发生事故。通过控制恒温加热温度，制取高反应活性的秸杆类焦炭，选取合理的粒径、升温速率以及加热时间，提高秸杆类生物质焦炭的产率，同时对制焦过程中产生的焦油和热解气体进行收集利用，实现秸杆类生物质的综合高效利用。该专利技术中エ艺參数的选取基于科学试验结果，试验表明制焦温度为800°C下的麦杆焦孔隙特性最为发达，而进一歩升高至1000°c后发生了显著的烧结，并且制焦温度为800°C时得到的秸杆类焦炭的燃烧活性指数最高。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制取高活性秸杆焦炭的系统，其特征在干包括高温加热炉(5)以及设置在高温加热炉(5)内的装有秸杆料(6)的制焦反应器(4)，在制焦反应器(4)的端盖(2)上开设有保护气体入口和保护气体出口，制焦反应器(4)的侧壁上端开设有与烟道(15)相连通的出口，烟道(15)经冷凝器(14)与焦油收集容器(8)相连通，该焦油收集容器(8)的上端还通过管道与带有排气管(10)的热解气收集容器(9)相连通。2.根据权利要求I所述的制取高活性秸杆焦炭的系统，其特征在于所述的端盖(2)上还设置有制焦反应器防爆门(I)。3.根据权利要求I所述的制取高活性秸杆焦炭的系统，其特征在于所述的制焦反应器(4)上还安装有起吊挂钩(3)。4.根据权利要求I所述的制取高活性秸杆焦炭的系统，其特征在于所述的高温加热炉(5)内设置有用于固定和定位制焦反应器(4)的支撑固定件(7)。5.根据权利要求I所述的制取高活性秸杆焦炭的系统，其特征在于所述的烟道(15) 上还安装有出口烟道阀门(16)。6.根据权利要求I所述的制取高活性秸杆焦炭的系统，其特征在于所述的焦油收集容器(8)上安装有焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学斌，谭厚章，王新民，徐通模，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：