一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：預(yù)處理系統(tǒng)、熱解爐、燃燒室、余熱鍋爐和發(fā)電裝置，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括出料口，所述熱解爐包括進料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口，所述燃燒室包括油氣進口和煙氣出口，所述余熱鍋爐包括煙氣入口和過熱蒸汽出口，所述發(fā)電裝置包括過熱蒸汽入口。本實用新型的蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，將蘆竹預(yù)處理后熱解，熱解結(jié)束后保溫時進行生物炭的二次活化，制得活性炭；熱解產(chǎn)生的高溫油氣燃燒后經(jīng)余熱鍋爐換熱后產(chǎn)過熱蒸汽，過熱蒸汽一部分用于活化生物炭，一部分用于蒸汽輪機發(fā)電；實現(xiàn)活性炭和電能的聯(lián)產(chǎn)，減少對外來能源的需求，起到節(jié)能減排的效果。
【專利說明】
一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于農(nóng)業(yè)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電 的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)是構(gòu)成動、植物機體的材料，植物主要是由淀粉纖維素組成的，動物主要是 由脂肪、蛋白質(zhì)組成的，它們統(tǒng)稱為生物質(zhì)。據(jù)估計，作為植物生物質(zhì)的主要成分木質(zhì)素和 纖維素每年以約1640億噸的速度不斷再生，如以能量換算，相當(dāng)于目前石油年產(chǎn)量的15倍 ~20倍。如果這部分資源能得到利用，人類相當(dāng)于擁有了一個取之不盡、用之不竭的資源寶 庫。而且，由于生物質(zhì)來源于光合作用，燃燒后產(chǎn)生C0 2,不會增加大氣中C02的含量，因此生 物質(zhì)與礦物燃料相比更為清潔。
[0003] 蘆竹是一種新型高產(chǎn)農(nóng)業(yè)資源植物，它具備種植成本低、管護簡單、產(chǎn)量高、市場 風(fēng)險小、經(jīng)濟效益高、熱值高、脫水性好等優(yōu)勢，成為能源作物種植品種的首選。蘆竹的熱值 可達(dá)4000大卡，相當(dāng)于普通動力煤的熱值，是優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)燃料。
[0004] 生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在無氧或缺氧的條件下加熱，通過熱解反應(yīng)將生物質(zhì)大分 子分解成較小分子的燃料物質(zhì)，最終生成生物炭、生物油和可燃?xì)獾倪^程。近年來，生物質(zhì) 快速熱裂解來制備生物質(zhì)燃料技術(shù)得到了迅猛地發(fā)展，即將生物質(zhì)在高加熱速率和短停留 時間的條件下熱解，產(chǎn)生生物質(zhì)燃料。該方法能夠?qū)⑸镔|(zhì)高效轉(zhuǎn)化為易儲存、能量密度高 的生物油、可燃?xì)庖约吧锾俊?br>[0005] 活性炭是一種由含炭材料制成的外觀呈黑色，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸 附能力強的一類微晶質(zhì)碳素材料?；钚蕴坎牧现杏写罅咳庋劭床灰姷奈⒖?。活性炭主要用 于除去水中的污染物、脫色、過濾凈化液體、氣體，還用于對空氣的凈化處理、廢氣回收(如 在化工行業(yè)里對氣體"苯"的回收）、貴重金屬的回收及提煉(比如對黃金的吸收），室內(nèi)空氣 中散發(fā)的污染氣體甲醛、苯、氨、甲苯等揮發(fā)氣體吸附作用較好。熱解生物質(zhì)產(chǎn)生的生物炭 具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和加多的表面負(fù)電荷，但是與活性炭的吸附能力相比差距甚遠(yuǎn)， 作為活性炭使用，需要進一步活化。
[0006] 現(xiàn)有的技術(shù)，不能實現(xiàn)生物質(zhì)制備活性炭并聯(lián)產(chǎn)發(fā)電。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 為了解決上述問題，本實用新型提供一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，將蘆 竹在熱解爐熱解，熱解結(jié)束后保溫時進行生物炭的二次活化，獲得活性炭，熱解產(chǎn)生的高溫 油氣燃燒后經(jīng)余熱鍋爐換熱，產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽一部分用于活化生物炭，一部分用于 發(fā)電起到節(jié)能減排的效果。
[0008] 本實用新型提供一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，包括:預(yù)處理系統(tǒng)、熱解 爐、燃燒室、余熱鍋爐和發(fā)電裝置，
[0009] 所述預(yù)處理系統(tǒng)包括出料口，
[0010] 所述熱解爐包括進料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口，
[0011] 所述燃燒室包括油氣進口和煙氣出口，
[0012] 所述余熱鍋爐包括煙氣入口和過熱蒸汽出口，
[0013] 所述發(fā)電裝置包括過熱蒸汽入口；
[0014] 所述預(yù)處理系統(tǒng)出料口連接所述熱解爐進料口，所述熱解爐油氣出口連接所述燃 燒室油氣進口，所述燃燒室煙氣出口連接余熱鍋爐煙氣進口，所述余熱鍋爐過熱蒸汽出口 連接所述發(fā)電裝置過熱蒸汽入口。
[0015] 預(yù)處理系統(tǒng)用于蘆竹的預(yù)處理，為后續(xù)的蘆竹熱解做準(zhǔn)備。
[0016] 熱解爐為反應(yīng)容器，用于蘆竹的烘干和熱解，熱解后保溫。保溫時向熱解爐通入過 熱蒸汽，使產(chǎn)生的生物炭二次活化，獲得活性炭。
[0017] 燃燒室用于燃燒熱解產(chǎn)生的高溫油氣，產(chǎn)生高溫?zé)煔狻?br>[0018] 余熱鍋爐用于高溫?zé)煔獾挠酂峄厥?。高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t內(nèi)與水換熱產(chǎn)生過熱蒸 汽。
[0019] 發(fā)電裝置為蒸汽輪機，利用余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽發(fā)電。
[0020] 具體的，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括浸泡裝置，所述浸泡裝置包括進料口和出料口，所述 浸泡裝置出料口連接所述熱解爐進料口。浸泡裝置盛有反應(yīng)液，用于浸泡蘆竹，浸泡后的蘆 竹進入烘干裝置。
[0021] 具體的，所述預(yù)處理系統(tǒng)進一步包括破碎裝置，所述破碎裝置包括出料口，所述破 碎裝置出料口連接所述浸泡裝置進料口。破碎裝置用于粉碎蘆竹至4-5cm左右。
[0022] 進一步的，所述熱解爐包括干燥區(qū)和熱解區(qū)。干燥區(qū)溫度為100-300°C，熱解區(qū)溫 度為400-800 °C。熱解爐的出料采用雙螺旋出料機。
[0023]本實用新型中，所述余熱鍋爐過熱蒸汽出口連接所述熱解爐過熱蒸汽入口。余熱 鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽導(dǎo)入熱解爐的熱解區(qū)，用于生物炭的二次活化。
[0024]本實用新型提供的蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，將蘆竹預(yù)處理后熱解，熱解 結(jié)束后保溫時進行生物炭的二次活化，提高了其吸附性能，制得活性炭;熱解產(chǎn)生的高溫油 氣燃燒后經(jīng)余熱鍋爐換熱后產(chǎn)過熱蒸汽，過熱蒸汽一部分用于活化生物炭，一部分用于蒸 汽輪機發(fā)電;實現(xiàn)活性炭和電能的聯(lián)產(chǎn)，減少對外來能源的需求，起到節(jié)能減排的效果。
【附圖說明】

[0025]圖1是本實用新型蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)示意圖；
[0026]圖2是本實用新型的系統(tǒng)處理蘆竹的流程圖。
[0027]圖中：
[0028] 1-預(yù)處理系統(tǒng)，2-熱解爐，3-燃燒室，4-余熱鍋爐，5-發(fā)電裝置，11-破碎裝置，12-浸泡裝置。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行更加詳細(xì)的說明，以 便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方 式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
[0030] 本實用新型提供一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，如圖1所示，包括:預(yù)處理 系統(tǒng)1、熱解爐2、燃燒室3、余熱鍋爐4和發(fā)電裝置5。
[0031] 預(yù)處理系統(tǒng)1包括出料口。預(yù)處理系統(tǒng)1用于蘆竹的預(yù)處理，為后續(xù)的蘆竹熱解做 準(zhǔn)備。
[0032] 熱解爐2包括進料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口。熱解爐2為反應(yīng)容 器，熱解爐選用蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱解爐，用于蘆竹的烘干和熱解，熱解后保溫。保溫時 向熱解爐通入過熱蒸汽，使產(chǎn)生的生物炭二次活化，獲得活性炭。
[0033] 燃燒室3包括油氣進口、煙氣出口和助燃空氣入口。燃燒室3用于燃燒熱解產(chǎn)生的 高溫油氣，產(chǎn)生高溫?zé)煔狻?br>[0034] 余熱鍋爐4包括煙氣入口和過熱蒸汽出口。余熱鍋爐4用于高溫?zé)煔獾挠酂峄厥铡?高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t4內(nèi)與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽。
[0035] 發(fā)電裝置5包括過熱蒸汽入口。發(fā)電裝置5為蒸汽輪機，利用余熱鍋爐4產(chǎn)生的過熱 蒸汽發(fā)電。發(fā)電裝置5還包括冷凝水出口，冷凝水出口用于排放過熱蒸汽發(fā)電產(chǎn)生的冷凝 水。
[0036]預(yù)處理系統(tǒng)1出料口連接熱解爐2進料口，熱解爐2油氣出口連接燃燒室3油氣進 口，燃燒室3煙氣出口連接余熱鍋爐4煙氣進口，余熱鍋爐4過熱蒸汽出口連接發(fā)電裝置5過 熱蒸汽入口。
[0037] 本實用新型實施例中，預(yù)處理系統(tǒng)1包括浸泡裝置12,浸泡裝置12包括進料口和出 料口。浸泡裝置12出料口連接熱解爐2進料口。浸泡裝置12盛有反應(yīng)液，用于浸泡蘆竹，浸泡 后的蘆竹進入熱解爐2。
[0038]本實用新型實施例中，預(yù)處理系1統(tǒng)進一步包括破碎裝置11，破碎裝置11包括出料 口。破碎裝置11出料口連接浸泡裝置12進料口。破碎裝置11用于粉碎蘆竹至4-5cm左右。
[0039] 進一步的，熱解爐2包括干燥區(qū)和熱解區(qū)。根據(jù)溫度沿蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱解爐 爐底旋轉(zhuǎn)方向依次分為干燥區(qū)（100-300 °C)和熱解區(qū)(400-800 °C )，蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱 解爐的高溫油氣出口設(shè)置在熱解爐的熱解區(qū)爐頂位置，蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱解爐的出料 采用雙螺旋出料機。
[0040] 本實用新型實施例中，余熱鍋爐4過熱蒸汽出口連接熱解爐2過熱蒸汽入口。余熱 鍋爐4產(chǎn)生的過熱蒸汽導(dǎo)入熱解爐2的熱解區(qū)，用于生物炭的二次活化。
[0041] 利用本實用新型提供的系統(tǒng)處理蘆竹的方法，如圖2所示，包括步驟：
[0042] A、將蘆竹粉碎至4_5cm;
[0043 ] B、將粉碎后的蘆竹在反應(yīng)液中浸泡，浸泡后水洗；
[0044] C、將水洗后的蘆竹送入所述熱解爐先烘干后熱解，熱解溫度為400-80(TC，熱解時 間為30-60min，產(chǎn)生高溫油氣，熱解結(jié)束后保溫30min，保溫時向熱解裝置內(nèi)通入過熱蒸汽， 活化蘆竹生物炭，產(chǎn)生活性炭；
[0045] D、將熱解產(chǎn)生的高溫油氣導(dǎo)入燃燒室燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱?dǎo)入余熱鍋爐；
[0046] E、高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t內(nèi)與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽通入蒸汽輪機進行蒸 汽發(fā)電。
[0047]進一步的，步驟B中所述反應(yīng)液為NaOH和H202組成的混合水溶液，其中NaOH的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為0.2-2%，H2〇2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10-1.00%。
[0048] 本實用新型中，步驟B中所述蘆竹和反應(yīng)液的固液比（g/ml) = 1:50-1:10，浸泡時 間4-10小時。
[0049] 具體的，步驟C中所述烘干溫度為100-110°c，烘干時間為30-60min。
[0050] 進一步的，將步驟E中所述余熱鍋產(chǎn)生的部分過熱蒸汽導(dǎo)入所述熱解爐熱解區(qū)。
[0051] 本實用新型提供的蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，使用的熱解爐為無熱載體蓄 熱式旋轉(zhuǎn)床，熱效率高，達(dá)到86%以上;熱解爐內(nèi)的高溫絕氧環(huán)境，使熱解揮發(fā)氣與高溫?zé)?氣隔絕，減少混合二次污染;熱解過程中物料相對熱解爐床靜止，不受壓，不翻動，輻射管內(nèi) 流體與反應(yīng)爐膛完全隔離，避免了產(chǎn)生飛灰的問題;蘆竹熱解產(chǎn)生的高溫油氣燃燒后產(chǎn)生 的高溫?zé)煔庵型ㄈ胗酂徨仩t換熱產(chǎn)生過熱蒸汽，高效回收高溫油氣中的熱量;余熱鍋爐產(chǎn) 生的過熱蒸汽，通入熱解爐熱解區(qū)內(nèi)活化生物炭為活性炭，富余的水蒸氣通入蒸汽輪機發(fā) 電產(chǎn)電能。
[0052] 實施例
[0053]本實施例的蘆竹原料來自廣西桂林星泰公司，蘆竹原料含水率40.3%。本實用新 型蘆竹制備活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的方法，其步驟為：
[0054] (1)原料制備:將含水40.3%的蘆竹原料粉碎至4-5cm左右。
[0055] (2)蘆竹秸桿預(yù)處理:將第（1)步得到的蘆竹秸桿放入反應(yīng)液中浸泡預(yù)處理，反應(yīng) 液為NaOH和H 2〇2組成的混合水溶液，其中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，H2〇2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% ; 預(yù)處理參數(shù)為：固液比（g/ml)l:30,處理時間8h，將經(jīng)預(yù)處理后的蘆竹秸桿水洗。
[0056] (3)蘆竹烘干熱解:將第（2)步水洗后的蘆竹秸桿送入蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱解 爐，其中烘干溫度為110°C，烘干時間為30min，熱解溫度為600°C，熱解時間為30min，熱解結(jié) 束后保溫30min，保溫時向熱解爐內(nèi)通入過熱蒸汽，活化蘆竹生物質(zhì)炭，熱解產(chǎn)生的高溫油 氣經(jīng)輸送管，輸送至燃燒室內(nèi)。
[0057] (4)油氣燃燒:將第(3)步過程中產(chǎn)生的高溫油氣通入燃燒室內(nèi)，高溫油氣在燃燒 室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胗酂徨仩t。
[0058] (5)回收余熱:燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胗酂徨仩t與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽，產(chǎn)生 的過熱蒸汽一部分通入熱解爐熱解區(qū)內(nèi)活化蘆竹生物炭，另一部分通入蒸汽輪發(fā)電系統(tǒng)。
[0059] (6)蒸汽輪機發(fā)電：余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽通入蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)進行發(fā)電產(chǎn) 生電能。
[0060] 將按上述方法制備的蘆竹活性炭和未對蘆竹進行活化處理(未進行蘆竹預(yù)處理以 及熱解完成后通入過熱蒸汽）的蘆竹生物炭進行比較分析，結(jié)果見表1。
[0061] 表1蘆竹活性炭和生物炭的比較
[0062]
[0063] 如表1所示，蘆竹生物炭經(jīng)過預(yù)處理和后期過熱蒸汽活化之后，成為蘆竹活性炭， 其比表面積增加了3倍，灰分減少了80.2%，固定碳增加了 10.1 %。
[0064] 需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限 制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實用新型的精神和范 圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。 此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別 說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。
【主權(quán)項】
1. 一種蘆竹生產(chǎn)活性炭聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，包括:預(yù)處理系統(tǒng)、熱解爐、燃燒室、余熱鍋爐 和發(fā)電裝置， 所述預(yù)處理系統(tǒng)包括出料口， 所述熱解爐包括進料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口， 所述燃燒室包括油氣進口和煙氣出口， 所述余熱鍋爐包括煙氣入口和過熱蒸汽出口， 所述發(fā)電裝置包括過熱蒸汽入口； 所述預(yù)處理系統(tǒng)出料口連接所述熱解爐進料口，所述熱解爐油氣出口連接所述燃燒室 油氣進口，所述燃燒室煙氣出口連接余熱鍋爐煙氣進口，所述余熱鍋爐過熱蒸汽出口連接 所述發(fā)電裝置過熱蒸汽入口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括浸泡裝置，所述浸泡裝 置包括進料口和出料口，所述浸泡裝置出料口連接所述熱解爐進料口。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理系統(tǒng)進一步包括破碎裝置，所述 破碎裝置包括出料口，所述破碎裝置出料口連接所述浸泡裝置進料口。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解爐包括干燥區(qū)和熱解區(qū)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐過熱蒸汽出口連接所述熱解爐 過熱蒸汽入口。
【文檔編號】B01J20/20GK205709880SQ201620640045
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】王惠惠, 巴玉鑫, 肖磊, 吳小飛, 任浩華, 房凱, 蔡先明, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司