[發明專利]一種生物質自加熱制備活性生物炭裝置及方法

在審

• 申請號: 202310067360.2
• 申請日: 2023-02-06
• 公開（公告）號: CN116554904A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 孫洋;張曉梅;楊天華;李潤東
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明公開了一種生物質自加熱制備活性生物炭裝置及方法，包括螺旋進料器一、螺旋進料器二、進料管、熱解室、旋風除塵器、冷凝器、傳送帶、燃燒室、出氣口。所述螺旋進料器一連接螺旋進料器二并與進料管相連接，進料管與熱解室相連，熱解室將固體產物輸送到下方傳送帶，氣液混合物經旋風除塵器進入冷凝器中，液體經冷凝后回收，熱解氣經管道進入燃燒室燃燒后生成氣體活化生物炭，燃燒熱提供到熱解室后廢氣從出氣口排出。本發明解決了連續熱解密封性差，設備難以穩定運行等問題。該裝置可以實現自加熱制備生物質活性炭，不需要外加熱源，能夠節省能耗，簡化工藝流程，并且熱解氣可以得到高效利用，進一步避免污染環境。

技術領域

本發明涉及生物質熱解方法技術領域，特別涉及一種生物質自加熱制備活性生物炭裝置及方法。

背景技術

在所有的轉化方式中，生物質熱解炭化技術能夠實現生物質能的最優化利用，提高生物質能的價值，是目前生物質利用領域前沿技術之一。生物質熱解是指生物質原料在無氧或限氧的情況下受熱后生物質原料中的揮發分析出形成燃氣，剩余的灰分和固定碳以及殘余的揮發形成熱解炭的過程。熱解炭化技術可以把能量密度低的生物質轉化為含有較多官能團和較大比表面的生物炭、熱值較高生物質燃氣以及生物質油作為附加產品。該技術可以克服生物質原料能量密度低、容易腐爛等缺點。但熱解制備的生物炭通常稱作初生生物炭(粗生物炭)，通常比表面積較低，孔結構不規則達不到活性炭要求，通常需要利用附加設備對制備的初生進一步活化處理。

目前市面上的熱解炭化設備主要有重力豎流式連續熱解炭化設備，攪拌螺旋式連續熱解炭化設備，回轉式連續熱解炭化設備等。綜合各種生物質熱解設備及活化技術研究現狀，仍然存在一些問題：碳化及生物炭活化需要外部熱源供熱，生產連續性差，設備難以穩定連續運行，生產效率低，工藝參數難以控制。連續熱解密封性差，高溫動密封技術不成熟，熱解氣外泄容易引發安全事故，并造成環境污染。

經研究，CO₂和H₂O能夠改性制備活性炭，通過改進生物質熱解設備結構，可實現采用自加熱制備活性炭的方法。以生物質熱解產生的熱解可燃氣燃燒生成的CO₂和H₂O作為氣體活化劑來改性制備活性炭，此方法制備的活性炭比表面積大、孔徑優良，吸附效果好。再利用熱解氣的燃燒熱供給生物質熱解室使生物質熱解，能夠實現可燃性熱解氣的循環利用，使之少釋放到空氣中，減少環境污染。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種生物質自加熱制備活性生物炭裝置及方法，解決了上述背景技術中提到的碳化及生物炭活化需要外部熱源供熱，生產連續性差，連續熱解密封性差，設備難以穩定運行等問題。該裝置可以實現自加熱制備生物質活性炭，不需要外加熱源，能夠節省能耗，簡化工藝流程，并且熱解氣可以得到高效利用，進一步避免污染環境。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種生物質自加熱制備活性生物炭裝置，包括螺旋進料器一、螺旋進料器二、進料管、熱解室、旋風除塵器、冷凝器、傳送帶、燃燒室、出氣口、熱解氣輸送管道；所述螺旋進料器一連接螺旋進料器二并與進料管相連接，進料管內設置螺旋裝置，并與熱解室相連，生物質在螺旋裝置的作用下在熱解室發生熱解反應；生成的固體初生生物炭產物在熱解室內螺旋裝置的作用下輸送到下方炭活化室的傳送帶，氣液混合物經旋風除塵器進入冷凝器中，液體經冷凝后回收，熱解氣經熱解氣輸送管道,進入設備底部燃燒裝置燃燒后生成富含水蒸氣和二氧化碳的高溫氣體，該氣體與活化室輸送帶上的初生生物炭發生活化反應，生成活性生物炭，反應后的氣體再與熱解室進一步充分換熱使熱解室的生物質熱解，換熱后的廢氣從設備的出氣口排出。

所述螺旋進料器一與螺旋進料器二在整個裝置左側上下放置，螺旋進料器一上方設置驅動電機一，側方連接N₂進氣口，下方連接進料管；所述進料管側方設置驅動電機二。