[发明专利]一种“压泵”耦合微波快速制备高产率活性炭的装置与方法

权利要求书

1.一种“压泵”耦合微波快速制备高产率活性炭的装置，其特征在于，所述的“压泵”耦合微波快速制备高产率活性炭的装置包括程序式控制器(1)、给料单元(2)、反应炉(3)、”压泵”单元(4)、微波加热单元(5)、爆冷单元(6)和热解气处理单元(7)；

所述的给料单元(2)设有储料仓(8)和进料器(9)，二者相连通，进料器(9)与反应炉(3)的进料阀(10)相连；

所述的反应炉(3)设有进料阀(10)、进气阀(11)、安全阀(12)、周向转动装置(13)、测温元件(14)、测压元件(15)和脉冲式排料装置(16)；进料阀(10)和进气阀(11)设在反应炉(3)的入口端，安全阀(12)设在反应炉(3)内部；测温元件(14)和测压元件(15)的输出信号连接程序式控制器(1)；周向转动装置(13)设在反应炉(3)的出口端，其通过脉冲式排料装置(16)与爆冷单元(6)的热产品进料阀(24)相连；

所述的”压泵”单元(4)设有储气罐(17)、压力流量控制器(18)和加压装置(19)；储气罐(17)上设有压力流量控制器(18)，其通过加压装置(19)与反应炉(3)的进气阀(11)相连；

所述的微波加热单元(5)设有微波发生器(20)、定时-功率控制元件(21)、过热保护器(22)和密封屏蔽层(23)，微波发生器(20)设置在反应炉(3)内壁，通过过热保护器(22)进行保护；定时-功率控制元件(21)固定在反应炉5外壁；定时-功率控制元件(21)、过热保护器(22)与程序式控制器(1)相连接；

所述的爆冷单元(6)设有热产品进料阀(24)、产品收集池(25)、保护气单元(26)、卸料阀(27)和热解气排气阀(28)，爆冷单元(6)的主体为产品收集池(25)，其入口端设有热产品进料阀(24)，其出口端设有与热解气处理单元(7)相连的热解气排气阀(28)；卸料阀(27)设置在产品收集池(25)底部；保护气单元(26)为爆冷单元(6)提供保护气。

2.一种“压泵”耦合微波快速制备高产率活性炭的方法，其特征在于，步骤如下：

(1)进料加压阶段：

储料仓(8)中的固废生物质与活化剂通过进料器(9)和反应炉(3)的进料阀(10)输送到反应炉中心；加料完成后，调节”压泵”单元(4)的压力流量控制器(18)到一定流速，利用加压装置(19)和反应炉(3)的进气阀(11)将高压反应气通入到反应炉(3)中，即加压阶段；加压过程中保持进料阀(10)、周向转动装置(13)和脉冲式排料装置(16)关闭；通过测压元件(15)和程序式控制器(1)调控反应炉(3)中高压压强至目标值；安全阀(12)的设置是为了保证反应炉(3)内压力在炉膛材料可接收范围内，当炉膛内压强超过规定安全限值时，安全阀(12)将自动开启，排出炉体内过剩压力，保证制备过程安全进行；

(2)微波活化阶段：

当反应炉(3)内完成加压操作之后，启动周向转动装置(13)和微波加热单元(5)微波发生器(20)，通过定时-功率控制元件(21)和程序式控制器(1)联合控制活化功率和活化时间；通过测温元件(14)实时测试反应炉(3)内活化温度，当反应炉(3)内温度超过温度限值时，过热保护器(22)将自动启动并阻断微波加热，以确保微波活化阶段安全进行；密封屏蔽层(23)的作用是隔离微波辐射与外界环境，保证操作人员安全；在整个微波活化阶段脉冲式排料装置(16)和爆冷单元(6)的热产品进料阀(24)保持关闭；

(3)爆冷阶段：

利用保护气单元(26)作用使得产品收集池(25)充有一定浓度的惰性气体保护气，其气体压力要远低于反应炉(3)内气压；当微波活化阶段完成后，通过脉冲式排料装置(16)和热产品进料阀(24)将热物料瞬时爆喷至产品收集池(25)，热产品在惰性气体氛围下瞬间降温，热产品分子内部的气体瞬间释放起到二次扩孔作用；爆冷阶段保持卸料阀(27)关闭直至产品冷却至室温，卸料获得终极活性炭材料。