本實用新型屬于環(huán)境保護技術領域,具體涉及一種利用蘆竹制備生物質炭的系統(tǒng)。
背景技術:
農林生物質廢棄物具有來源廣泛、可再生周期短、可生物降解、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點,是重要的生物質資源。但是這些農林生物質廢棄物主要用于直接燃燒產熱,此外還有一部分用作飼料、肥料和制漿造紙工業(yè)的原料,這些領域的利用量不足農林生物質廢棄物重量的50%。由于沒有得到有效的轉化利用,每年有大量的農林生物質被棄置于自然環(huán)境或露天焚燒,既造成了對生態(tài)環(huán)境的污染,又造成了資源的極大浪費。
現有技術公開了幾種利用廢棄農作物制備生物質炭的方法,但制備出的生物質炭吸附能力不高,且在制備過程中浪費了很多的熱量。
技術實現要素:
本實用新型的主要目的是利用蘆竹加工過程中產生的副產品,通過熱解炭化反應將其制備成一種吸附能力強的生物質炭吸附劑,用于處理工業(yè)廢水,實現廢棄物的資源化利用。
本實用新型提供一種利用蘆竹制備生物質炭的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐和微波活化裝置;
所述蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐用于熱解蘆竹,所述蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐設有干燥區(qū)和熱解區(qū),所述蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐設有熱解進料口、可燃氣入口、空氣入口和熱解出料口;
所述微波活化裝置用于活化制得的熱解炭,所述微波活化裝置設有微波活化進料口和生物質炭出口,所述微波活化進料口與所述蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的熱解出料口相連。
在本實用新型的一個實施例中,所述蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐還設有高溫油氣出口,所述系統(tǒng)還包括燃燒室、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機;
所述燃燒室用于處理高溫油氣,所述燃燒室設有高溫油氣入口、空氣入口和高溫煙氣出口,所述高溫油氣入口與所述蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的高溫油氣出口相連;
所述余熱鍋爐用于回收高溫煙氣的熱量,所述余熱鍋爐設有高溫煙氣入口、進水口和水蒸氣出口,所述高溫煙氣入口與所述燃燒室的高溫煙氣出口相連;
所述汽輪發(fā)電機用于給所述微波活化裝置供電,所述汽輪發(fā)電機設有水蒸氣入口和冷凝水出口,所述水蒸氣入口與所述余熱鍋爐的水蒸氣出口相連。
在本實用新型的一個實施例中,所述高溫油氣出口設置在所述熱解區(qū)的頂部。
在本實用新型的一個實施例中,所述輻射管旋轉床熱解爐采用雙螺旋出料機出料。
本實用新型利用汽輪機產生電能,供應微波活化裝置活化蘆竹生物質炭,增加蘆竹生物質炭的吸附能力。
此外,本實用新型將蘆竹熱解產生的高溫油氣燃燒,燃燒的高溫煙氣產過熱蒸汽,進行汽輪機發(fā)電,回收能量,減少對外來能源的需求,起到了節(jié)能減排的效果。
附圖說明
圖1為本實用新型一實施例中一種利用蘆竹制備生物質炭的系統(tǒng)的示意圖。
圖中:
100:蘆竹破碎裝置;101:蘆竹入口;102:破碎蘆竹出口;
200:蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐;201:熱解進料口;202:可燃氣入口;203:空氣入口;204:熱解出料口;205:高溫油氣出口;
300:微波爐;301:微波活化進料口;302:生物質炭出口;303:洗滌出料口;304:洗滌水出口;
400:燃燒室;401:高溫油氣入口;402:空氣入口;403:高溫煙氣出口;
500:余熱鍋爐;501:高溫煙氣入口;502:進水口;503:水蒸氣出口;
600:汽輪發(fā)電機;601:水蒸氣入口;602:冷凝水出口。
具體實施方式
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(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。
本實用新型提供的利用蘆竹制備生物質炭的系統(tǒng)包括熱式輻射管旋轉床熱解爐和微波活化裝置。
本實用新型中,蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐用于熱解蘆竹。蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的熱效率高,能達到86%以上。蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐設有熱解進料口、可燃氣入口、空氣入口和熱解出料口。
為了更好的熱解蘆竹,蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐設置有干燥區(qū)和熱解區(qū)。在這種情況下,高溫油氣出口最好設置在熱解區(qū)的頂部,以便更好的排出高溫油氣和中溫煙氣。
為了使熱解炭更好的排出蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐,蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的熱解出料口最好設置一出料裝置,本實用新型中,該出料裝置優(yōu)選為雙螺旋出料機。
本實用新型采用微波活化裝置活化制得的熱解炭,以提高制得的生物質炭的吸附能力。微波活化裝置設有微波活化進料口和生物質炭出口,微波活化進料口與蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的熱解出料口相連。
微波場是一個變化頻率極高的交變電場,在這種振蕩強烈的電場中,一切極性基團都將迅速改變自己的方向而擺動,但因分子本身的熱運動和相鄰分子的相互作用及分子的慣性,使極性基團隨電場變化的擺動受阻,從而在極性基團和分子之間產生巨大的能量。本實用新型采用微波活化裝置優(yōu)選為微波爐。
蘆竹熱解還會產生高溫油氣,在現有技術中,一般都將這些高溫油氣直接送入尾氣處理裝置進行處理,然而,高溫油氣帶有大量的熱量和熱解油,這樣處理會造成大量的能耗損失。因此,在上述系統(tǒng)的基礎上,該系統(tǒng)還可增加燃燒室、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機。
高溫油氣中的熱解油里面帶有大量的雜質,要想將其分離出來十分困難,若處理不當,還容易造成環(huán)境污染。本實用新型將其燃燒,不僅能有效處理熱解油,還能產生熱量,用以制備微波活化裝置所需的電。
燃燒室用以燃燒高溫油氣中的熱解油。燃燒室設有高溫油氣入口、空氣入口和高溫煙氣出口,高溫油氣入口與蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐的高溫油氣出口相連。
余熱鍋爐用于回收高溫煙氣的熱量,利用高溫油氣燃燒后產生的高溫煙氣的熱量來制備水蒸氣。余熱鍋爐設有高溫煙氣入口、進水口和水蒸氣出口,高溫煙氣入口與燃燒室的高溫煙氣出口相連。
汽輪發(fā)電機用于給微波活化裝置供電,所用的水蒸氣來自余熱鍋爐制備的水蒸氣。汽輪發(fā)電機設有水蒸氣入口和冷凝水出口,水蒸氣入口與余熱鍋爐的水蒸氣出口相連。此外,汽輪發(fā)電機與微波活化裝置之間通過電線連接。
本實用新型只對整個工藝過程作了簡化的介紹,任何一個熟知本領域的技術人員,都可以在本工藝的基礎上增減相關的設備來滿足要求。
下面參考具體實施例,對本實用新型進行說明。下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的,其可取數值范圍如前述實用新型內容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。
實施例1
如圖1所示,本實施例提供一種生物質炭的制備系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:蘆竹破碎裝置100、蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐200、微波爐300、燃燒室400、余熱鍋爐500和汽輪發(fā)電機。
蘆竹破碎裝置100設有蘆竹入口101和破碎蘆竹出口102。
蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐500設有熱解進料口501、可燃氣入口502、空氣入口503、水蒸氣入口504、高溫油氣出口505和蘆竹生物質炭吸附劑出口506。其中,熱解進料口501與烘干裝置400的烘干出料口402相連。蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐500設有干燥區(qū)和熱解區(qū),其中,水蒸氣入口504設置在干燥區(qū)的底部,高溫油氣出口505設置在熱解區(qū)的頂部。
燃燒室600設有高溫油氣入口601、空氣入口602和高溫煙氣出口603。其中,高溫油氣入口601與蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐500的高溫油氣出口505相連。
余熱鍋爐700設有高溫煙氣入口701、進水口702、中溫煙氣出口703和水蒸氣出口704。其中,高溫煙氣入口701與燃燒室600的高溫煙氣出口603相連,水蒸氣出口704與蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐500的水蒸氣入口504相連。
旋轉空氣預熱器800設有中溫煙氣入口801、空氣入口802、低溫煙氣出口803、預熱空氣出口804和冷凝水出口805。其中,中溫煙氣入口801與余熱鍋爐700的中溫煙氣出口703相連,預熱空氣出口804與蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐500的空氣入口503相連。
尾氣處理裝置900設有低溫煙氣入口901和凈化氣出口902。其中,低溫煙氣入口901與旋轉空氣預熱器800的低溫煙氣出口803相連。
利用本實施例提供的系統(tǒng)制備蘆竹生物質炭吸附劑,其具體過程如下:
S1:準備長度為4-5cm的蘆竹片。
本實施例采用的蘆竹原料購自廣西桂林星泰公司,蘆竹原料含水率38.7wt%。將該蘆竹用蘆竹破碎裝置100破碎成4-5cm的蘆竹片。
S2:可燃氣、空氣和所述蘆竹片送入蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐200中,先將蘆竹片干燥,然后再進行熱解。
蓄熱式輻射管旋轉床熱解爐200的干燥區(qū)的溫度為150℃,其熱解區(qū)的溫度為600℃,熱解的時間為45min。
S3:將熱解得到的生物質炭送入微波爐300中進行微波活化,制得生物質炭成品。
微波活化的時間為45min。
S4:熱解會產生高溫油氣,將高溫油氣送入燃燒室400中進行燃燒,得到高溫煙氣。
S5:將高溫煙氣與水送入余熱鍋爐500中進行換熱,得到水蒸氣;
S6:將水蒸氣送入汽輪發(fā)電機600中發(fā)電,水蒸氣變?yōu)槔淠?,將冷凝水回收后貯存;將產生的電能用于給微波爐300供電。
分析上述步驟制得的蘆竹生物質炭吸附劑的理化性質,其結果如表1所示。
表1蘆竹生物炭吸附劑的理化性質
從表1中可以看出,本實用新型提供的系統(tǒng)制備出的蘆竹生物質炭吸附劑的比表面積達到了814m2/g,說明其吸附能力相當強。其次,從表1中碘值、亞甲基藍脫色力兩個指標可以看出,按照本實用新型所提供的系統(tǒng)制備出的蘆竹生物質炭吸附劑達到了凈水活性炭的標準,表明其是一種性能優(yōu)異的吸附劑。
綜上可知,本實用新型利用汽輪機產生電能,供應微波活化裝置活化蘆竹生物質炭,增加蘆竹生物質炭的吸附能力。
此外,本實用新型將蘆竹熱解產生的高溫油氣燃燒,燃燒的高溫煙氣產過熱蒸汽,進行汽輪機發(fā)電,回收能量,減少對外來能源的需求,起到了節(jié)能減排的效果。
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。