[发明专利]一种移动式生物质热解活化分区偶联方法及装置在审

专利信息
申请号: 202110860895.6 申请日: 2021-07-28
公开(公告)号: CN113461007A 公开(公告)日: 2021-10-01
发明(设计)人: 曾德望;刘攀笏;肖睿;邱宇 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: C01B32/39 分类号: C01B32/39;C01B32/336
代理公司: 北京德崇智捷知识产权代理有限公司 11467 代理人: 郝雅洁
地址: 211102 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 移动式 生物 质热解 活化 分区 方法 装置
【说明书】:

发明涉及一种移动式生物质热解活化分区偶联方法及装置,装置主要结构包括热解反应室、活化反应室和活化气发生器。热解反应室对生物质原料进行热解,得到热解气和生物炭;活化气发生器在助燃空气的辅助下将热解气点燃并充分燃烧,得到活化气体水蒸汽和二氧化碳;活化反应室在活化气体的作用下将生物炭活化,得到活性炭。本发明提出了生物炭自活化的方法和工艺,实现了生物质的高效利用和热解‑活化一体化快速制备活性炭的目标。解决了现有的热解技术中热解反应质量不高、热解气利用困难的问题以及生物炭活化工艺中工艺繁琐、成本过高的问题。

技术领域

本发明涉及生物质热解和生物炭活化技术领域,尤其是一种移动式生物质热解活化分区偶联方法及装置。

背景技术

生物质是一种储量巨大的能源,在诸多的利用方式中,热解技术具有巨大的潜力和优势,通过热解可以获取生物炭。活化技术则是将生物炭转变为应用价值更高的活性炭,活性炭可以应用于环境、化工、食品等等各个领域,价值巨大。

传统的回转窑热解反应器已经得到一定的应用,但是由于物料的停留时间较短,大大降低了热解效率。螺旋热解反应器的独特的螺旋式送料结构能够大大提高物料的停留时间,单程螺旋就可以完成生物质的热解,得到热解气和生物炭,目前该技术仍处于研究阶段。

目前对生物质热解气的利用主要是采用冷凝降温、催化重整等工艺得到更为纯净的化工产品,该技术得到了业内的认可,但这一过程耗费的时间代价和经济代价较大。事实上,热解气所蕴含的燃烧热能一直被忽略,热解气的完全燃烧产物为水蒸汽和二氧化碳,这是良好的活化气体,如果能加以利用,将能够解决热解气利用困难、利用成本高的问题,实现生物质热解气的高效利用。

生物炭的物理活化需要高温的水蒸汽或者二氧化碳或者二者的混合气,目前大多采用的是生物炭活化和热解分开进行,活化时需单独配备蒸汽发生器等设备,此技术已具备一定的成熟度。

目前螺旋反应器用于热解或活化存在以下技术问题:热解反应和停留时间不匹配,热解反应质量不高;在有气体的参与的情况下,螺旋叶片将会大大减小气体的通流面积,导致气体流量骤降,若用于生物炭活化,将大大影响活化效果和效率;热解气利用困难,利用成本大;外部水源或气源的设置造成活化工艺系统庞大,工艺成本高。

发明内容

针对现有技术的缺陷,本发明提供一种移动式生物质热解活化分区偶联方法及装置,实现生物质热解-活化一体化,以解决现有的热解技术中热解反应质量不高、热解气利用困难的问题以及生物炭活化工艺中工艺繁琐、成本过高的问题。

本发明采用的技术方案如下:

一种移动式生物质热解活化分区偶联装置,包括热解反应室、活化反应室和活化气发生器,所述热解反应室用于供生物质高温热解生成热解气和生物炭,所述活化气发生器用于供所述热解气燃烧产生活化气体,所述活化反应室用于供所述生物炭在所述活化气体及超声波作用下进行活化反应生成活性炭。

其进一步技术方案为:

所述热解反应室上设有进料口和用于与活化气发生器的热解气进口连接的热解气出口;热解反应室内设有带外螺旋叶片的外螺旋轴,其内部空腔形成所述活化反应室,活化反应室与热解反应室通过所述外螺旋轴上的返料口连通;活化反应室内设有内螺旋轴,其内形成有活化气流道,其入口与活化气发生器的活化气出口连接,内螺旋轴表面设有若干组沿轴向间隔设置的内螺旋叶片,且内螺旋轴表面均布有若干用于与热解反应室连通的活化气分配口;活化反应室的出料口与活性炭收集装置连接。

所述返料口、热解气出口位于远离所述进料口的一端;外螺旋叶片从所述进料口至所述返料口方向,沿外螺旋轴呈螺旋状延伸,且螺距先渐渐变大再渐渐变小。

所述内螺旋叶片沿轴向等间距设置,相邻两组内螺旋叶片沿轴向的距离为内螺旋轴直径的5/6;每组内螺旋叶片包括三个叶片,且三个叶片中相邻两叶片之间沿圆周成120°,且每组所述内螺旋叶片与内螺旋轴成15°角设置。

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