一種蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(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、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，包括預(yù)處理系統(tǒng)、熱解爐、余熱鍋爐、油氣水分離系統(tǒng)和發(fā)電裝置，所述預(yù)處理系統(tǒng)包括烘干裝置，所述烘干裝置包括進(jìn)料口和出料口，所述熱解爐包括進(jìn)料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口，所述余熱鍋爐包括油氣入口和油氣出口，所述油氣水分離系統(tǒng)包括油氣入口、生物油出口和熱解氣出口，所述發(fā)電裝置包括熱解氣入口。本實用新型的蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(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(jìn)行生物炭的二次活化，獲得活性炭，熱解產(chǎn)生的高溫油氣經(jīng)余熱回收后獲得生物油和熱解氣，熱解氣用于發(fā)電，起到節(jié)能減排的效果。
【專利說明】
一種蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(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、生物油 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(hù)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住；钚蕴恐饕?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(jìn)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、生物油并聯(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、生物油聯(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(jìn)行生物炭的二次活化，獲得活性炭，熱解產(chǎn) 生的高溫油氣經(jīng)余熱回收后獲得生物油和熱解氣，熱解氣用于發(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、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，包括預(yù)處理系統(tǒng)、 熱解爐、余熱鍋爐、油氣水分離系統(tǒng)和發(fā)電裝置。
[0009] 所述預(yù)處理系統(tǒng)包括烘干裝置，所述烘干裝置包括進(jìn)料口和出料口，
[0010] 所述熱解爐包括進(jìn)料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口，
[0011] 所述余熱鍋爐包括油氣入口和油氣出口，
[0012] 所述油氣水分離系統(tǒng)包括油氣入口、生物油出口和熱解氣出口，
[0013] 所述發(fā)電裝置包括熱解氣入口；
[0014] 所述烘干裝置出料口連接所述熱解爐進(jìn)料口，所述熱解爐油氣出口連接所述余熱 鍋爐油氣入口，所述余熱鍋爐油氣出口連接所述油氣水分離系統(tǒng)油氣入口，所述油氣水分 離系統(tǒng)熱解氣出口連接所述發(fā)電裝置熱解氣入口。
[0015] 烘干裝置用于烘干蘆竹，為后續(xù)工藝的預(yù)處理。烘干裝置采用過熱蒸汽間接烘干。
[0016] 熱解爐為反應(yīng)容器，用于蘆竹的熱解，熱解后保溫。保溫時想熱解爐通入過熱蒸 汽，使產(chǎn)生的生物炭二次活化，獲得活性炭。
[0017] 余熱鍋爐用于回收熱解產(chǎn)生的高溫油氣的余熱。高溫蒸汽在余熱鍋爐內(nèi)與水換 熱，產(chǎn)生過熱蒸汽和低溫油氣。
[0018] 油氣水分離系統(tǒng)用于分離出生物油和熱解氣，分離出的冷凝水回收利用。
[0019] 發(fā)電裝置為內(nèi)燃機發(fā)電裝置，利用分離出的熱解氣燃燒發(fā)電。
[0020] 本實用新型中，所述預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括浸泡裝置，所述浸泡裝置包括進(jìn)料口 和出料口，所述浸泡裝置出料口連接所述烘干裝置進(jìn)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(jìn)入烘干裝置。
[0021] 本實用新型中，所述預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)料口。破碎裝置用于粉碎蘆竹至4_5cm左右。
[0022] 本實用新型中，所述余熱鍋爐進(jìn)一步包括過熱蒸汽出口，所述烘干裝置進(jìn)一步包 括過熱蒸汽入口，所述余熱鍋爐過熱蒸汽出口連接所述烘干裝置過熱蒸汽入口和熱解爐過 熱蒸汽入口。余熱鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽一部分導(dǎo)入烘干裝置，用于烘干蘆竹，另一部分導(dǎo)入熱 解爐，用于生物炭的二次活化，產(chǎn)生活性炭。
[0023] 進(jìn)一步的，所述油氣水分離系統(tǒng)進(jìn)一步包括冷凝水出口，冷凝水出口用于回收分 離出的冷凝水。
[0024] 本實用新型提供的一種蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，將蘆竹在熱解 爐中熱解，熱解結(jié)束后保溫時進(jìn)行蘆竹生物炭的二次活化，獲得活性炭;熱解產(chǎn)生的高溫油 氣經(jīng)余熱鍋爐換熱后產(chǎn)過熱蒸汽，過熱蒸汽用于蘆竹烘干產(chǎn)生的水蒸氣后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床活化 蘆竹生物質(zhì)炭，減少了對外來能源的需求;低溫油氣經(jīng)分離后獲得生物油和熱解氣，熱解氣 用于發(fā)電，實現(xiàn)了油電活性炭的聯(lián)產(chǎn)。
【附圖說明】

[0025] 圖1是本實用新型蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)示意圖；
[0026]圖2是本實用新型系統(tǒng)處理蘆竹的方法流程圖。
[0027]圖中：
[0028] 1-預(yù)處理系統(tǒng)，2-熱解爐，3-余熱鍋爐，4-油氣水分離系統(tǒng)，5-發(fā)電裝置，11-破碎 裝置，12-浸泡裝置，13-烘干裝置。
【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(jìn)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、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，如圖1所示，該系 統(tǒng)包括預(yù)處理系統(tǒng)1、熱解爐2、余熱鍋爐3、油氣水分離系統(tǒng)4和發(fā)電裝置5。
[0031] 預(yù)處理系統(tǒng)1用于對蘆竹進(jìn)行預(yù)處理，為熱解反應(yīng)制備原料。預(yù)處理系統(tǒng)1包括破 碎裝置11、浸泡裝置12和烘干裝置13。破碎裝置11包括出料口。浸泡裝置12包括進(jìn)料口和出 料口。烘干裝置13包括進(jìn)料口和出料口。破碎裝置11出料口連接浸泡裝置12進(jìn)料口，浸泡裝 置12出料口連接烘干裝置13進(jìn)料口。
[0032]破碎裝置11用于粉碎蘆竹至4-5cm左右。浸泡裝置12盛有反應(yīng)液，用于浸泡蘆竹， 浸泡后的蘆竹進(jìn)入烘干裝置13。烘干裝置13用于烘干蘆竹，采用過熱蒸汽間接烘干。進(jìn)入烘 干裝置13的過熱蒸汽溫度為80-110°C，間接烘干后釋放汽化潛熱，以60°C冷凝水排出。 [0033] 熱解爐2包括進(jìn)料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口。烘干裝置13出料口 連接熱解爐2進(jìn)料口。熱解爐2為反應(yīng)容器，選用蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱解爐，根據(jù)溫度沿旋 轉(zhuǎn)床熱解爐底旋轉(zhuǎn)方向依次分為干燥區(qū)（100-300 °C)和熱解區(qū)（300 °C-800 °C)。蓄熱式輻射 管旋轉(zhuǎn)床熱解爐的油氣出口設(shè)置在熱解區(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。熱解爐2用于蘆竹的熱解，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。
[0034] 余熱鍋爐3包括油氣入口和油氣出口。熱解爐2油氣出口連接余熱鍋爐3油氣入口。 余熱鍋3爐用于回收熱解產(chǎn)生的高溫油氣的余熱。高溫蒸汽在余熱鍋爐3內(nèi)與水換熱，產(chǎn)生 過熱蒸汽和低溫油氣。
[0035] 油氣水分離系統(tǒng)4包括油氣入口、生物油出口、熱解氣出口和冷凝水出口。余熱鍋 爐3油氣出口連接油氣水分離系統(tǒng)4油氣入口。油氣水分離系統(tǒng)4用于分離出生物油和熱解 氣，分離出的冷凝水回收利用。
[0036] 發(fā)電裝置5為內(nèi)燃機發(fā)電裝置，包括熱解氣入口。油氣水分離系統(tǒng)4熱解氣出口連 接發(fā)電裝置5熱解氣入口。發(fā)電裝置5利用分離出的熱解氣燃燒發(fā)電。
[0037] 本實用新型實施例中，余熱鍋爐3進(jìn)一步包括過熱蒸汽出口，烘干裝置13進(jìn)一步包 括過熱蒸汽入口，余熱鍋爐3過熱蒸汽出口連接烘干裝置13過熱蒸汽入口和熱解爐2過熱蒸 汽入口。余熱鍋爐3產(chǎn)生的過熱蒸汽一部分導(dǎo)入烘干裝置13,用于烘干蘆竹，另一部分導(dǎo)入 熱解爐2,用于生物炭的二次活化，產(chǎn)生活性炭。
[0038]利用本實用新型的系統(tǒng)處理蘆竹的方法，如圖2所示，包括步驟：
[0039] A、將蘆竹粉碎至4_5cm;
[0040] B、將粉碎后的蘆竹放入反應(yīng)液中浸泡，浸泡后水洗烘干；
[0041 ] C、將烘干后的蘆竹送入所述熱解爐，其中熱解溫度為400-800°C，熱解時間為30-60min，產(chǎn)生高溫油氣，熱解結(jié)束后保溫30-45min，保溫時向熱解爐內(nèi)通入過熱蒸汽，活化蘆 竹生物炭，產(chǎn)生活性炭；
[0042] D、將所述高溫油氣導(dǎo)入所述余熱鍋爐，高溫油氣與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽和低溫油 氣；
[0043] E、將所述低溫油氣導(dǎo)入所述油氣水分離系統(tǒng)，產(chǎn)生生物油和熱解氣；
[0044] F、將所述熱解氣導(dǎo)入發(fā)電裝置發(fā)電。
[0045] 具體的，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 數(shù)為0.2-2 %，H2〇2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10-1.00 %。
[0046] 具體的，步驟B中所述蘆竹和反應(yīng)液的固液比(g/ml) = 1:50-1:10。
[0047]進(jìn)一步的，步驟B中所述烘干的溫度為80-110°C。
[0048] 本實用新型實施例中，將步驟D產(chǎn)生的過熱蒸汽導(dǎo)入所述熱解爐和烘干裝置。
[0049] 本實用新型提供的一種蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，將蘆竹在熱解 爐中熱解，熱解結(jié)束后保溫時進(jìn)行蘆竹生物炭的二次活化，獲得活性炭;熱解產(chǎn)生的高溫油 氣經(jīng)余熱鍋爐換熱后產(chǎn)過熱蒸汽，過熱蒸汽用于蘆竹烘干產(chǎn)生的水蒸氣后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床活化 蘆竹生物質(zhì)炭，減少了對外來能源的需求;低溫油氣經(jīng)分離后獲得生物油和熱解氣，熱解氣 用于發(fā)電，實現(xiàn)了油電活性炭的聯(lián)產(chǎn)。
[0050] 實施例
[0051] 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 型蘆竹生產(chǎn)活性炭、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)處理蘆竹的方法，其步驟為：
[0052] 1、原料制備:將含水40.3%的蘆竹原料粉碎至4-5cm。
[0053] 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H2〇2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:蘆竹秸桿和反應(yīng)液固液比（g/ml ) = 1:30，處理時間8h，將經(jīng)預(yù)處理后的蘆竹秸桿 水洗烘干。
[0054] 3、蘆竹熱解:將第2步烘干后的蘆竹秸桿送入蓄熱式輻射管旋轉(zhuǎn)床熱解爐，其中熱 解溫度為600°C，熱解時間為30min，熱解結(jié)束后保溫30min，保溫時向旋轉(zhuǎn)床內(nèi)通入過熱蒸 汽，活化蘆竹生物炭，熱解產(chǎn)生的高溫油氣經(jīng)輸送管，輸送至余熱鍋爐內(nèi)。
[0055] 4、余熱回收:將第3步過程中產(chǎn)生的高溫油氣通入余熱鍋爐內(nèi)，高溫油氣在余熱鍋 爐內(nèi)與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽，部分過熱蒸汽通入熱解爐內(nèi)活化蘆竹生物炭，部分過熱蒸汽 通入烘干裝置烘干蘆竹秸桿。
[0056] 5、油氣水分離:經(jīng)余熱鍋爐換熱后的油氣，進(jìn)入油氣水分離系統(tǒng)，分離出生物油和 熱解氣，生物油進(jìn)入油罐，冷凝水進(jìn)行回收再利用。
[0057] 6、熱解氣通入內(nèi)燃機進(jìn)行發(fā)電。
[0058]將按上述方法制備的蘆竹活性炭和未對蘆竹進(jìn)行活化處理(未進(jìn)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(jìn)行比較分析，結(jié)果見表1。
[0059] 表1蘆竹活性炭和生物炭的比較
[0060]
[0061 ]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，亞甲基藍(lán)脫色力提高了 1倍，碘值提高了 4.3倍，灰分減少了 80.2%， 固定碳增加了 10.1%。
[0062]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(jìn)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、生物油聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的系統(tǒng)，包括預(yù)處理系統(tǒng)、熱解爐、余熱鍋爐、 油氣水分離系統(tǒng)和發(fā)電裝置， 所述預(yù)處理系統(tǒng)包括烘干裝置，所述烘干裝置包括進(jìn)料口和出料口， 所述熱解爐包括進(jìn)料口、過熱蒸汽入口、活性炭出口和油氣出口， 所述余熱鍋爐包括油氣入口和油氣出口， 所述油氣水分離系統(tǒng)包括油氣入口、生物油出口和熱解氣出口， 所述發(fā)電裝置包括熱解氣入口； 所述烘干裝置出料口連接所述熱解爐進(jìn)料口，所述熱解爐油氣出口連接所述余熱鍋爐 油氣入口，所述余熱鍋爐油氣出口連接所述油氣水分離系統(tǒng)油氣入口，所述油氣水分離系 統(tǒng)熱解氣出口連接所述發(fā)電裝置熱解氣入口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括浸泡裝置，所 述浸泡裝置包括進(jìn)料口和出料口，所述浸泡裝置出料口連接所述烘干裝置進(jìn)料口。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)料口。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐進(jìn)一步包括過熱蒸汽出口， 所述烘干裝置進(jìn)一步包括過熱蒸汽入口，所述余熱鍋爐過熱蒸汽出口連接所述烘干裝置過 熱蒸汽入口和熱解爐過熱蒸汽入口。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣水分離系統(tǒng)進(jìn)一步包括冷凝水出 □ 〇
【文檔編號】C01B31/10GK205709881SQ201620642296
【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, 房凱, 陶進(jìn)峰, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司