一種蘆竹生產活性炭聯產發電的系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種蘆竹生產活性炭聯產發電的系統。該系統包括：預處理系統、熱解爐、燃燒室、余熱鍋爐和發電裝置，所述預處理系統包括出料口，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，所述發電裝置包括過熱蒸汽入口。本實用新型的蘆竹生產活性炭聯產發電的系統，將蘆竹預處理后熱解，熱解結束后保溫時進行生物炭的二次活化，制得活性炭；熱解產生的高溫油氣燃燒后經余熱鍋爐換熱后產過熱蒸汽，過熱蒸汽一部分用于活化生物炭，一部分用于蒸汽輪機發電；實現活性炭和電能的聯產，減少對外來能源的需求，起到節能減排的效果。
【專利說明】
一種蘆竹生產活性炭聯產發電的系統
技術領域
[0001] 本實用新型屬于農業資源利用技術領域，尤其涉及一種蘆竹生產活性炭聯產發電 的系統。
【背景技術】
[0002] 生物質是構成動、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、蛋白質組成的，它們統稱為生物質。據估計，作為植物生物質的主要成分木質素和 纖維素每年以約1640億噸的速度不斷再生，如以能量換算，相當于目前石油年產量的15倍 ~20倍。如果這部分資源能得到利用，人類相當于擁有了一個取之不盡、用之不竭的資源寶 庫。而且，由于生物質來源于光合作用，燃燒后產生C0 2,不會增加大氣中C02的含量，因此生 物質與礦物燃料相比更為清潔。
[0003] 蘆竹是一種新型高產農業資源植物，它具備種植成本低、管護簡單、產量高、市場 風險小、經濟效益高、熱值高、脫水性好等優勢，成為能源作物種植品種的首選。蘆竹的熱值 可達4000大卡，相當于普通動力煤的熱值，是優質的生物質燃料。
[0004] 生物質熱解是指生物質在無氧或缺氧的條件下加熱，通過熱解反應將生物質大分 子分解成較小分子的燃料物質，最終生成生物炭、生物油和可燃氣的過程。近年來，生物質 快速熱裂解來制備生物質燃料技術得到了迅猛地發展，即將生物質在高加熱速率和短停留 時間的條件下熱解，產生生物質燃料。該方法能夠將生物質高效轉化為易儲存、能量密度高 的生物油、可燃氣以及生物炭。
[0005] 活性炭是一種由含炭材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發達、比表面積大、吸 附能力強的一類微晶質碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不見的微孔。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），室內空氣 中散發的污染氣體甲醛、苯、氨、甲苯等揮發氣體吸附作用較好。熱解生物質產生的生物炭 具有高度發達的孔隙結構和加多的表面負電荷，但是與活性炭的吸附能力相比差距甚遠， 作為活性炭使用，需要進一步活化。
[0006] 現有的技術，不能實現生物質制備活性炭并聯產發電。 【實用新型內容】
[0007] 為了解決上述問題，本實用新型提供一種蘆竹生產活性炭聯產發電的系統，將蘆 竹在熱解爐熱解，熱解結束后保溫時進行生物炭的二次活化，獲得活性炭，熱解產生的高溫 油氣燃燒后經余熱鍋爐換熱，產生過熱蒸汽，過熱蒸汽一部分用于活化生物炭，一部分用于 發電起到節能減排的效果。
[0008] 本實用新型提供一種蘆竹生產活性炭聯產發電的系統，包括:預處理系統、熱解 爐、燃燒室、余熱鍋爐和發電裝置，
[0009] 所述預處理系統包括出料口，
[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] 所述發電裝置包括過熱蒸汽入口；
[0014] 所述預處理系統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 連接所述發電裝置過熱蒸汽入口。
[0015] 預處理系統用于蘆竹的預處理，為后續的蘆竹熱解做準備。
[0016] 熱解爐為反應容器，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生的高溫油氣，產生高溫煙氣。
[0018] 余熱鍋爐用于高溫煙氣的余熱回收。高溫煙氣在余熱鍋爐內與水換熱產生過熱蒸 汽。
[0019] 發電裝置為蒸汽輪機，利用余熱鍋爐產生的過熱蒸汽發電。
[0020] 具體的，所述預處理系統包括浸泡裝置，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，所述預處理系統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和熱解區。干燥區溫度為100-300°C，熱解區溫 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 鍋爐產生的過熱蒸汽導入熱解爐的熱解區，用于生物炭的二次活化。
[0024]本實用新型提供的蘆竹生產活性炭聯產發電的系統，將蘆竹預處理后熱解，熱解 結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;熱解產生的高溫油 氣燃燒后經余熱鍋爐換熱后產過熱蒸汽，過熱蒸汽一部分用于活化生物炭，一部分用于蒸 汽輪機發電;實現活性炭和電能的聯產，減少對外來能源的需求，起到節能減排的效果。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型蘆竹生產活性炭聯產發電的系統示意圖；
[0026]圖2是本實用新型的系統處理蘆竹的流程圖。
[0027]圖中：
[0028] 1-預處理系統，2-熱解爐，3-燃燒室，4-余熱鍋爐，5-發電裝置，11-破碎裝置，12-浸泡裝置。
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖和實施例，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活性炭聯產發電的系統，如圖1所示，包括:預處理 系統1、熱解爐2、燃燒室3、余熱鍋爐4和發電裝置5。
[0031] 預處理系統1包括出料口。預處理系統1用于蘆竹的預處理，為后續的蘆竹熱解做 準備。
[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為反應容 器，熱解爐選用蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐，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用于燃燒熱解產生的 高溫油氣，產生高溫煙氣。
[0034] 余熱鍋爐4包括煙氣入口和過熱蒸汽出口。余熱鍋爐4用于高溫煙氣的余熱回收。 高溫煙氣在余熱鍋爐4內與水換熱產生過熱蒸汽。
[0035] 發電裝置5包括過熱蒸汽入口。發電裝置5為蒸汽輪機，利用余熱鍋爐4產生的過熱 蒸汽發電。發電裝置5還包括冷凝水出口，冷凝水出口用于排放過熱蒸汽發電產生的冷凝 水。
[0036]預處理系統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電裝置5過 熱蒸汽入口。
[0037] 本實用新型實施例中，預處理系統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，預處理系1統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包括干燥區和熱解區。根據溫度沿蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐 爐底旋轉方向依次分為干燥區（100-300 °C)和熱解區(400-800 °C )，蓄熱式輻射管旋轉床熱 解爐的高溫油氣出口設置在熱解爐的熱解區爐頂位置，蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的出料 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產生的過熱蒸汽導入熱解爐2的熱解區，用于生物炭的二次活化。
[0041] 利用本實用新型提供的系統處理蘆竹的方法，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，產生高溫油氣，熱解結束后保溫30min，保溫時向熱解裝置內通入過熱蒸汽， 活化蘆竹生物炭，產生活性炭；
[0045] D、將熱解產生的高溫油氣導入燃燒室燃燒，燃燒產生的高溫煙氣導入余熱鍋爐；
[0046] E、高溫煙氣在余熱鍋爐內與水換熱產生過熱蒸汽，過熱蒸汽通入蒸汽輪機進行蒸 汽發電。
[0047]進一步的，步驟B中所述反應液為NaOH和H202組成的混合水溶液，其中NaOH的質量 分數為0.2-2%，H2〇2質量分數為0.10-1.00%。
[0048] 本實用新型中，步驟B中所述蘆竹和反應液的固液比（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中所述余熱鍋產生的部分過熱蒸汽導入所述熱解爐熱解區。
[0051] 本實用新型提供的蘆竹生產活性炭聯產發電的系統，使用的熱解爐為無熱載體蓄 熱式旋轉床，熱效率高，達到86%以上;熱解爐內的高溫絕氧環境，使熱解揮發氣與高溫煙 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 流體與反應爐膛完全隔離，避免了產生飛灰的問題;蘆竹熱解產生的高溫油氣燃燒后產生 的高溫煙氣中通入余熱鍋爐換熱產生過熱蒸汽，高效回收高溫油氣中的熱量;余熱鍋爐產 生的過熱蒸汽，通入熱解爐熱解區內活化生物炭為活性炭，富余的水蒸氣通入蒸汽輪機發 電產電能。
[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產發電的方法，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)蘆竹秸桿預處理:將第（1)步得到的蘆竹秸桿放入反應液中浸泡預處理，反應 液為NaOH和H 2〇2組成的混合水溶液，其中NaOH的質量分數為1.5%，H2〇2質量分數為0.5% ; 預處理參數為：固液比（g/ml)l:30,處理時間8h，將經預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 束后保溫30min，保溫時向熱解爐內通入過熱蒸汽，活化蘆竹生物質炭，熱解產生的高溫油 氣經輸送管，輸送至燃燒室內。
[0057] (4)油氣燃燒:將第(3)步過程中產生的高溫油氣通入燃燒室內，高溫油氣在燃燒 室內燃燒，產生的高溫煙氣通入余熱鍋爐。
[0058] (5)回收余熱:燃燒室產生的高溫煙氣通入余熱鍋爐與水換熱產生過熱蒸汽，產生 的過熱蒸汽一部分通入熱解爐熱解區內活化蘆竹生物炭，另一部分通入蒸汽輪發電系統。
[0059] (6)蒸汽輪機發電：余熱鍋爐產生的過熱蒸汽通入蒸汽輪機發電系統進行發電產 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，蘆竹生物炭經過預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，本領域的普通技術人員應當理解，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，均應涵蓋在本實用新型的范圍之內。 此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括復數形式，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合任何其它實施例的全部或一部分來使用。
【主權項】
1. 一種蘆竹生產活性炭聯產發電的系統，包括:預處理系統、熱解爐、燃燒室、余熱鍋爐 和發電裝置， 所述預處理系統包括出料口， 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， 所述發電裝置包括過熱蒸汽入口； 所述預處理系統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 所述發電裝置過熱蒸汽入口。2. 根據權利要求1所述系統，其特征在于，所述預處理系統包括浸泡裝置，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. 根據權利要求2所述系統，其特征在于，所述預處理系統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. 根據權利要求1所述系統，其特征在于，所述熱解爐包括干燥區和熱解區。5. 根據權利要求1所述系統，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】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司