蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng)。該系統(tǒng)包括:預(yù)處理系統(tǒng)、熱解爐、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器和油水分離系統(tǒng),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、油氣出口、過熱蒸汽入口和活性炭出口;所述余熱鍋爐包括油氣入口、油氣出口和冷凝液出口;所述空氣預(yù)熱器包括油氣入口、可燃?xì)獬隹诤屠淠撼隹?;所述油水分離系統(tǒng)包括冷凝液入口和生物油出口。本實用新型提供的蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng),將蘆竹熱解,熱解結(jié)束后保溫時進(jìn)行生物炭的再次活化,產(chǎn)生活性炭;熱解產(chǎn)生的高溫油氣經(jīng)余熱回收,產(chǎn)生生物油和可燃?xì)猓蟠蠼档土讼到y(tǒng)能耗。
【專利說明】
蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(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,尤其涉及一種蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、 活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)是構(gòu)成動、植物機(jī)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(jì)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(qiáng)的一類微晶質(zhì)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(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)制備活性炭并聯(lián)產(chǎn)生物油和可燃?xì)狻?【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多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃 氣的系統(tǒng),熱解蘆竹產(chǎn)生生物炭后進(jìn)行再次活化,制得活性炭,并聯(lián)產(chǎn)生物油和可燃?xì)?,?解產(chǎn)生的高溫油氣進(jìn)行余熱回收,節(jié)能減排,降低成本。
[0008] 本實用新型提供一種蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng),包括:預(yù)處 理系統(tǒng)、熱解爐、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器和油水分離系統(tǒng),
[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、油氣出口、過熱蒸汽入口和活性炭出口;
[0011] 所述余熱鍋爐包括油氣入口、油氣出口和冷凝液出口;
[0012] 所述空氣預(yù)熱器包括油氣入口、可燃?xì)獬隹诤屠淠撼隹冢?br>[0013] 所述油水分離系統(tǒng)包括冷凝液入口和生物油出口;
[0014] 所述烘干裝置出料口與熱解爐進(jìn)料口連接,所述熱解爐油氣出口與余熱鍋爐油氣 入口連接,所述余熱鍋爐油氣出口與空氣預(yù)熱器油氣入口連接,所述油水分離系統(tǒng)冷凝液 入口連接余熱鍋爐冷凝液出口和空氣預(yù)熱器冷凝液出口。
[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] 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、低溫油氣和冷凝水。
[0018] 空氣預(yù)熱器用于回收低溫油氣的余熱。低溫油氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器后與空氣進(jìn)行熱 交換,產(chǎn)生預(yù)熱空氣、可燃?xì)夂屠淠?br>[0019] 油水分離系統(tǒng)用于分離出生物油。余熱鍋爐和空氣預(yù)熱器產(chǎn)生冷凝水進(jìn)入油水分 離系統(tǒng),分離出生物油,分離出的液態(tài)水回收利用。
[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與所述浸泡裝置進(jìn)料口連接。破碎裝置用于粉碎蘆竹至4_5cm左右。
[0022] 進(jìn)一步的,所述熱解爐包括空氣入口,所述空氣預(yù)熱器包括空氣出口;所述熱解爐 空氣入口連接所述空氣預(yù)熱器空氣出口??諝忸A(yù)熱器產(chǎn)生的預(yù)熱空氣導(dǎo)入熱解爐助燃,更 有利于燃?xì)獾娜紵?,?jié)能減排。
[0023] 進(jìn)一步的,所述烘干裝置包括過熱蒸汽入口,所述余熱鍋爐包括過熱蒸汽出口,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。
[0024] 本實用新型提供的蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng),將蘆竹熱解, 熱解結(jié)束后保溫時進(jìn)行生物炭的再次活化,提高了其吸附能力,產(chǎn)生活性炭;熱解產(chǎn)生的高 溫油氣經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽,過熱蒸汽用于烘干蘆竹和生物炭的二次活化,減少了對 外來能源的需求,起到節(jié)能減排的效果;通過空氣預(yù)熱器降低低溫油氣的溫度,充分回收油 氣中的熱能,大大降低了系統(tǒng)能耗。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本實用新型蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng)示意圖;
[0026]圖2是利用本實用新型系統(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-空氣預(yù)熱器,5-油水分離系統(tǒng),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多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng),如圖1所 示,包括:預(yù)處理系統(tǒng)1、熱解爐2、余熱鍋爐3、空氣預(yù)熱器4和油水分離系統(tǒng)5,
[0031] 預(yù)處理系統(tǒng)1包括烘干裝置13,烘干裝置13包括進(jìn)料口和出料口;
[0032] 熱解爐2包括進(jìn)料口、油氣出口、過熱蒸汽入口和活性炭出口;
[0033] 余熱鍋爐3包括油氣入口、油氣出口和冷凝液出口;
[0034] 空氣預(yù)熱器4包括油氣入口、可燃?xì)獬隹诤屠淠撼隹冢?br>[0035] 油水分離系統(tǒng)5包括冷凝液入口和生物油出口;
[0036] 烘干裝置13出料口與熱解爐2進(jìn)料口連接,熱解爐2油氣出口與余熱鍋爐3油氣入 口連接,余熱鍋爐3油氣出口與空氣預(yù)熱器4油氣入口連接,油水分離系統(tǒng)5冷凝液入口連接 余熱鍋爐3冷凝液出口和空氣預(yù)熱器4冷凝液出口。
[0037]烘干裝置13用于烘干蘆竹,為后續(xù)工藝的預(yù)處理。烘干裝置13采用過熱蒸汽間接 烘干。進(jìn)入烘干裝置的過熱蒸汽溫度為80-110°C,間接烘干后釋放汽化潛熱,以60°C冷凝水 排出。
[0038] 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 )、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(jī)。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。
[0039] 余熱鍋爐3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、低溫油氣和冷凝水。
[0040] 空氣預(yù)熱器4為旋轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器,空氣預(yù)熱器4的空氣進(jìn)氣采用鼓風(fēng)機(jī)??諝忸A(yù)熱 器4用于回收低溫油氣的余熱。低溫油氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器4后與空氣進(jìn)行熱交換,產(chǎn)生預(yù)熱 空氣、可燃?xì)夂屠淠?br>[0041] 油水分離系統(tǒng)5用于分離出生物油。余熱鍋爐3和空氣預(yù)熱器4產(chǎn)生冷凝水進(jìn)入油 水分離系統(tǒng)5,分離出生物油,分離出的液態(tài)水回收利用。
[0042] 本實用新型實施例中,預(yù)處理系統(tǒng)1進(jìn)一步包括浸泡裝置12,浸泡裝置12包括進(jìn)料 口和出料口,浸泡裝置12出料口連接烘干裝置13進(jìn)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(jìn)入烘干裝置13。
[0043]本實用新型實施例中,預(yù)處理系統(tǒng)1進(jìn)一步包括破碎裝置11,破碎裝置11包括出料 口,破碎裝置11出料口與浸泡裝置12進(jìn)料口連接。破碎裝置11用于粉碎蘆竹至4-5cm左右。
[0044] 進(jìn)一步的,熱解爐2包括空氣入口,空氣預(yù)熱器4包括空氣出口;熱解爐2空氣入口 連接空氣預(yù)熱器4空氣出口。空氣預(yù)熱器4產(chǎn)生的預(yù)熱空氣導(dǎo)入熱解爐3助燃,更有利于燃?xì)?的燃燒,節(jié)能減排。
[0045] 進(jìn)一步的,烘干裝置13包括過熱蒸汽入口,余熱鍋爐3包括過熱蒸汽出口,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 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。
[0046]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:
[0047] A、將蘆竹粉碎后放入反應(yīng)液中浸泡預(yù)處理,浸泡后的蘆竹水洗烘干;
[0048] B、將烘干后的蘆竹送入所述熱解爐,其中熱解溫度為550-750°C,熱解時間為45-60min,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,使蘆竹 生物炭二次活化,生成活性炭;
[0049] C、將所述高溫油氣導(dǎo)入余熱鍋爐,產(chǎn)生過熱蒸汽、低溫油氣和冷凝液;
[0050] D、將所述低溫油氣導(dǎo)入所述空氣預(yù)熱器,產(chǎn)生預(yù)熱空氣和冷凝液,油氣溫度降至 100 °C以下,經(jīng)除塵凈化后得到可燃?xì)猓?br>[0051] E、將所述步驟C和D產(chǎn)生的冷凝液導(dǎo)入油水分離系統(tǒng),得到生物油。
[0052]具體的,所述步驟A中的反應(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1-1.5 %,H2〇2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2-0.8 %。
[0053] 具體的,所述步驟A中蘆竹秸桿和反應(yīng)液的固液比(g/ml ) = 1:40-1: 20,處理時間 5-8小時。
[0054]進(jìn)一步的,將步驟C產(chǎn)生的過熱蒸汽導(dǎo)入所述烘干裝置和所述熱解爐。
[0055] 進(jìn)一步的,將步驟D產(chǎn)生的預(yù)熱空氣導(dǎo)入熱解爐。
[0056] 本實用新型提供的蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng),將蘆竹熱解, 熱解結(jié)束后保溫時進(jìn)行生物炭的再次活化,產(chǎn)生活性炭;熱解產(chǎn)生的高溫油氣經(jīng)余熱鍋爐 產(chǎn)生過熱蒸汽,過熱蒸汽用于烘干蘆竹和生物炭的二次活化,減少了對外來能源的需求,起 到節(jié)能減排的效果;通過空氣預(yù)熱器降低低溫油氣的溫度,充分回收油氣中的熱能,大大降 低了系統(tǒng)能耗。
[0057] 實施例
[0058]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 型蘆竹多聯(lián)產(chǎn)生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng)處理蘆竹的步驟為:(1)原料制備:將含水 40 · 3 %的蘆竹原料粉碎至4-5cm。
[0059] (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烘干備用。
[0060] (3)蘆竹熱解:將第(2)步預(yù)處理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45min,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,讓蘆竹生物炭二次活化。
[0061] (4)余熱回收:將第(3)步過程中產(chǎn)生的高溫油氣進(jìn)行余熱鍋爐,高溫油氣在余熱 鍋爐內(nèi)與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽,然后用于預(yù)處理后的蘆竹秸桿烘干和熱解爐內(nèi)蘆竹生物炭 的活化。經(jīng)余熱鍋爐換熱后的低溫油氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器,預(yù)熱空氣后油氣溫度降至100 °C以下,經(jīng)除塵凈化后作為可燃?xì)馐褂没虺鍪郏蜌庵械拇罅克魵庠谛D(zhuǎn)空氣預(yù)熱器內(nèi) 釋放汽化潛熱后變?yōu)橐簯B(tài)水回收利用。
[0062] (5)油水分離:經(jīng)余熱鍋爐和空氣預(yù)熱器換熱后的冷凝液體,進(jìn)入油水分離系統(tǒng), 獲得生物油。
[0063] 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。
[0064] 表1蘆竹活性炭和生物炭的比較
[0065]
[0066] 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%。
[0067] 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. 一種蘆竹多聯(lián)產(chǎn)制備生物油、活性炭和可燃?xì)獾南到y(tǒng),包括:預(yù)處理系統(tǒng)、熱解爐、余 熱鍋爐、空氣預(yù)熱器和油水分離系統(tǒng), 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、油氣出口、過熱蒸汽入口和活性炭出口; 所述余熱鍋爐包括油氣入口、油氣出口和冷凝液出口; 所述空氣預(yù)熱器包括油氣入口、可燃?xì)獬隹诤屠淠撼隹冢? 所述油水分離系統(tǒng)包括冷凝液入口和生物油出口; 所述烘干裝置出料口與熱解爐進(jìn)料口連接,所述熱解爐油氣出口與余熱鍋爐油氣入口 連接,所述余熱鍋爐油氣出口與空氣預(yù)熱器油氣入口連接,所述油水分離系統(tǒng)冷凝液入口 連接余熱鍋爐冷凝液出口和空氣預(yù)熱器冷凝液出口。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)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與所述浸泡裝置進(jìn)料口連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng),其特征在于,所述熱解爐包括空氣入口,所述空氣預(yù)熱器 包括空氣出口;所述熱解爐空氣入口連接所述空氣預(yù)熱器空氣出口。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng),其特征在于,所述烘干裝置包括過熱蒸汽入口,所述余熱 鍋爐包括過熱蒸汽出口,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。
【文檔編號】C10B57/18GK205710586SQ201620641419
【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, 吳小飛, 肖磊, 張安強(qiáng), 房凱, 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