一種蘆竹生產活性炭、生物油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、生物油聯產發電的系統，包括預處理系統、熱解爐、余熱鍋爐、油氣水分離系統和發電裝置，所述預處理系統包括烘干裝置，所述烘干裝置包括進料口和出料口，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，所述余熱鍋爐包括油氣入口和油氣出口，所述油氣水分離系統包括油氣入口、生物油出口和熱解氣出口，所述發電裝置包括熱解氣入口。本實用新型的蘆竹生產活性炭、生物油聯產發電的系統，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經余熱回收后獲得生物油和熱解氣，熱解氣用于發電，起到節能減排的效果。
【專利說明】
一種蘆竹生產活性炭、生物油聯產發電的系統
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、生物油 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、生物油并聯產發電。 【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、生物油聯產發電的系 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 生的高溫油氣經余熱回收后獲得生物油和熱解氣，熱解氣用于發電，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、生物油聯產發電的系統，包括預處理系統、 熱解爐、余熱鍋爐、油氣水分離系統和發電裝置。
[0009] 所述預處理系統包括烘干裝置，所述烘干裝置包括進料口和出料口，
[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包括油氣入口、生物油出口和熱解氣出口，
[0013] 所述發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油氣入口，所述油氣水分 離系統熱解氣出口連接所述發電裝置熱解氣入口。
[0015] 烘干裝置用于烘干蘆竹，為后續工藝的預處理。烘干裝置采用過熱蒸汽間接烘干。
[0016] 熱解爐為反應容器，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生的高溫油氣的余熱。高溫蒸汽在余熱鍋爐內與水換 熱，產生過熱蒸汽和低溫油氣。
[0018] 油氣水分離系統用于分離出生物油和熱解氣，分離出的冷凝水回收利用。
[0019] 發電裝置為內燃機發電裝置，利用分離出的熱解氣燃燒發電。
[0020] 本實用新型中，所述預處理系統進一步包括浸泡裝置，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烘干裝置進料口。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] 本實用新型中，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] 本實用新型中，所述余熱鍋爐進一步包括過熱蒸汽出口，所述烘干裝置進一步包 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。余熱鍋爐產生過熱蒸汽一部分導入烘干裝置，用于烘干蘆竹，另一部分導入熱 解爐，用于生物炭的二次活化，產生活性炭。
[0023] 進一步的，所述油氣水分離系統進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活性炭、生物油聯產發電的系統，將蘆竹在熱解 爐中熱解，熱解結束后保溫時進行蘆竹生物炭的二次活化，獲得活性炭;熱解產生的高溫油 氣經余熱鍋爐換熱后產過熱蒸汽，過熱蒸汽用于蘆竹烘干產生的水蒸氣后進入旋轉床活化 蘆竹生物質炭，減少了對外來能源的需求;低溫油氣經分離后獲得生物油和熱解氣，熱解氣 用于發電，實現了油電活性炭的聯產。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本實用新型蘆竹生產活性炭、生物油聯產發電的系統示意圖；
[0026]圖2是本實用新型系統處理蘆竹的方法流程圖。
[0027]圖中：
[0028] 1-預處理系統，2-熱解爐，3-余熱鍋爐，4-油氣水分離系統，5-發電裝置，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、生物油聯產發電的系統，如圖1所示，該系 統包括預處理系統1、熱解爐2、余熱鍋爐3、油氣水分離系統4和發電裝置5。
[0031] 預處理系統1用于對蘆竹進行預處理，為熱解反應制備原料。預處理系統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包括進料口和出 料口。烘干裝置13包括進料口和出料口。破碎裝置11出料口連接浸泡裝置12進料口，浸泡裝 置12出料口連接烘干裝置13進料口。
[0032]破碎裝置11用于粉碎蘆竹至4-5cm左右。浸泡裝置12盛有反應液，用于浸泡蘆竹， 浸泡后的蘆竹進入烘干裝置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進料口。熱解爐2為反應容器，選用蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐，根據溫度沿旋 轉床熱解爐底旋轉方向依次分為干燥區（100-300 °C)和熱解區（300 °C-800 °C)。蓄熱式輻射 管旋轉床熱解爐的油氣出口設置在熱解區爐頂位置。蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的出料采 用雙螺旋出料機。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爐用于回收熱解產生的高溫油氣的余熱。高溫蒸汽在余熱鍋爐3內與水換熱，產生 過熱蒸汽和低溫油氣。
[0035] 油氣水分離系統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4油氣入口。油氣水分離系統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] 發電裝置5為內燃機發電裝置，包括熱解氣入口。油氣水分離系統4熱解氣出口連 接發電裝置5熱解氣入口。發電裝置5利用分離出的熱解氣燃燒發電。
[0037] 本實用新型實施例中，余熱鍋爐3進一步包括過熱蒸汽出口，烘干裝置13進一步包 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產生的過熱蒸汽一部分導入烘干裝置13,用于烘干蘆竹，另一部分導入 熱解爐2,用于生物炭的二次活化，產生活性炭。
[0038]利用本實用新型的系統處理蘆竹的方法，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，產生高溫油氣，熱解結束后保溫30-45min，保溫時向熱解爐內通入過熱蒸汽，活化蘆 竹生物炭，產生活性炭；
[0042] D、將所述高溫油氣導入所述余熱鍋爐，高溫油氣與水換熱產生過熱蒸汽和低溫油 氣；
[0043] E、將所述低溫油氣導入所述油氣水分離系統，產生生物油和熱解氣；
[0044] F、將所述熱解氣導入發電裝置發電。
[0045] 具體的，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 %。
[0046] 具體的，步驟B中所述蘆竹和反應液的固液比(g/ml) = 1:50-1:10。
[0047]進一步的，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產生的過熱蒸汽導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活性炭、生物油聯產發電的系統，將蘆竹在熱解 爐中熱解，熱解結束后保溫時進行蘆竹生物炭的二次活化，獲得活性炭;熱解產生的高溫油 氣經余熱鍋爐換熱后產過熱蒸汽，過熱蒸汽用于蘆竹烘干產生的水蒸氣后進入旋轉床活化 蘆竹生物質炭，減少了對外來能源的需求;低溫油氣經分離后獲得生物油和熱解氣，熱解氣 用于發電，實現了油電活性炭的聯產。
[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 型蘆竹生產活性炭、生物油聯產發電的系統處理蘆竹的方法，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H2〇2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:蘆竹秸桿和反應液固液比（g/ml ) = 1:30，處理時間8h，將經預處理后的蘆竹秸桿 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床熱解爐，其中熱 解溫度為600°C，熱解時間為30min，熱解結束后保溫30min，保溫時向旋轉床內通入過熱蒸 汽，活化蘆竹生物炭，熱解產生的高溫油氣經輸送管，輸送至余熱鍋爐內。
[0055] 4、余熱回收:將第3步過程中產生的高溫油氣通入余熱鍋爐內，高溫油氣在余熱鍋 爐內與水換熱產生過熱蒸汽，部分過熱蒸汽通入熱解爐內活化蘆竹生物炭，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:經余熱鍋爐換熱后的油氣，進入油氣水分離系統，分離出生物油和 熱解氣，生物油進入油罐，冷凝水進行回收再利用。
[0057] 6、熱解氣通入內燃機進行發電。
[0058]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。
[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，亞甲基藍脫色力提高了 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、生物油聯產發電的系統，包括預處理系統、熱解爐、余熱鍋爐、 油氣水分離系統和發電裝置， 所述預處理系統包括烘干裝置，所述烘干裝置包括進料口和出料口， 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， 所述余熱鍋爐包括油氣入口和油氣出口， 所述油氣水分離系統包括油氣入口、生物油出口和熱解氣出口， 所述發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油氣入口，所述油氣水分離系 統熱解氣出口連接所述發電裝置熱解氣入口。2. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述預處理系統進一步包括浸泡裝置，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烘干裝置進料口。3. 根據權利要求2所述的系統，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所述的系統，其特征在于，所述余熱鍋爐進一步包括過熱蒸汽出口， 所述烘干裝置進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. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述油氣水分離系統進一步包括冷凝水出 □ 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
【發明人】王惠惠, 巴玉鑫, 肖磊, 吳小飛, 房凱, 陶進峰, 吳道洪
【申請人】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司