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CN206276399U - 一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统 - Google Patents

一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统 Download PDF

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CN206276399U CN201621120019.0U CN201621120019U CN206276399U CN 206276399 U CN206276399 U CN 206276399U CN 201621120019 U CN201621120019 U CN 201621120019U CN 206276399 U CN206276399 U CN 206276399U
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吴道洪
王惠惠
巴玉鑫
肖磊
吴小飞
牛明杰
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Beijing Shenwu Environmental and Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本实用新型提供了一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统。该制备系统包括浸泡装置、洗涤装置、烘干装置和蓄热式辐射管旋转床热解炉。浸泡装置设有浸泡进料口、浸泡液入口和浸泡出料口;洗涤装置设有洗涤进料口、洗涤水入口和洗涤出料口,洗涤进料口与浸泡装置的浸泡出料口相连;烘干装置设有烘干进料口和烘干出料口,烘干进料口与所述洗涤装置的洗涤出料口相连;蓄热式辐射管旋转床热解炉设有热解进料口、水蒸气入口、可燃气入口、空气入口和芦竹生物质炭吸附剂出口,热解进料口与所述烘干装置的烘干出料口相连。本实用新型提供的制备系统在高温条件下利用水蒸气活化芦竹生物炭,提高了芦竹生物炭的吸附能力,且所用的能耗低。

Description

一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统
技术领域
本实用新型属于环境保护技术领域,具体涉及一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统。
背景技术
农林生物质废弃物具有来源广泛、可再生周期短、可生物降解、环境友好等诸多优点,是重要的生物质资源。但是这些农林生物质废弃物主要用于直接燃烧产热,此外还有一部分用作饲料、肥料和制浆造纸工业的原料,这些领域的利用量不足农林生物质废弃物重量的50%。由于没有得到有效的转化利用,每年有大量的农林生物质被弃置于自然环境或露天焚烧,既造成了对生态环境的污染,又造成了资源的极大浪费。
现有技术公开了几种利用废弃农作物制备生物质炭的方法,但制备出的生物质炭吸附能力不高,且在制备过程中浪费了很多的热量。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是利用芦竹加工过程中产生的副产品,通过热解炭化反应将其制备成一种吸附能力强的生物质炭吸附剂,用于处理工业废水,实现废弃物的资源化利用。
本实用新型提供一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统,所述制备系统包括浸泡装置、洗涤装置、烘干装置和蓄热式辐射管旋转床热解炉;
所述浸泡装置设有浸泡进料口、浸泡液入口和浸泡出料口;
所述洗涤装置设有洗涤进料口、洗涤水入口和洗涤出料口,所述洗涤进料口与所述浸泡装置的浸泡出料口相连;
所述烘干装置设有烘干进料口和烘干出料口,所述烘干进料口与所述洗涤装置的洗涤出料口相连;
所述蓄热式辐射管旋转床热解炉设有热解进料口、水蒸气入口、可燃气入口、空气入口和芦竹生物质炭吸附剂出口,所述热解进料口与所述烘干装置的烘干出料口相连。
在本实用新型的一个实施例中,所述蓄热式辐射管旋转床热解炉还设有高温油气出口;所述制备系统还包括燃烧室和余热锅炉;
所述燃烧室设有高温油气入口、空气入口和高温烟气出口,所述高温油气入口与所述蓄热式辐射管旋转床热解炉的高温油气出口相连;
所述余热锅炉设有高温烟气入口、进水口、中温烟气出口和水蒸气出口,所述高温烟气入口与所述燃烧室的高温烟气出口相连,所述水蒸气出口与所述蓄热式辐射管旋转床热解炉的水蒸汽入口相连。
在本实用新型的一个实施例中,所述制备系统还包括旋转空气预热器和尾气处理装置;
所述旋转空气预热器设有中温烟气入口、空气入口、低温烟气出口、预热空气出口和冷凝水出口,所述中温烟气入口与所述余热锅炉的中温烟气出口相连,所述预热空气出口与所述蓄热式辐射管旋转床热解炉的空气入口相连;
所述尾气处理装置设有低温烟气入口和净化气出口,所述低温烟气入口与所述旋转空气预热器的低温烟气出口相连。
在本实用新型的一个实施例中,所述蓄热式辐射管旋转床热解炉设有干燥区和热解区,所述高温油气出口设置在所述热解区的顶部,所述水蒸汽入口设置在所述热解区的底部。
本实用新型在高温条件下利用水蒸气活化芦竹生物炭,提高了芦竹生物炭的吸附能力。
进一步地,本实用新型利用自身产生的高温油气燃烧产生的热量,生产过热蒸汽,活化旋转床热解区内的芦竹生物炭,减少了对外来能源的需求,起到节能减排的效果。
此外,在本实用新型中,换热后的中温烟气进入旋转空气预热器,可将烟气温度降至100℃以下,同时产生的预热空气作为助燃空气通入旋转床辐射管燃烧,可充分回收烟气的显热和烟气中蒸汽的汽化潜热,还可以回收烟气中大量的冷凝水,大大降低了热解能耗。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统的示意图。
图中:
100:芦竹破碎装置;101:芦竹入口;102:破碎芦竹出口;
200:浸泡装置;201:浸泡进料口;202:浸泡液入口;203:浸泡出料口;204:废弃液出口;
300:洗涤装置;301:洗涤进料口;302:洗涤水入口;303:洗涤出料口;304:洗涤水出口;
400:烘干装置;401:烘干进料口;402:烘干出料口;
500:蓄热式辐射管旋转床热解炉;501:热解进料口;502:可燃气入口;503:空气入口;504:水蒸气入口;505:高温油气出口;506:芦竹生物质炭吸附剂出口;
600:燃烧室;601:高温油气入口;602:空气入口;603:高温烟气出口;
700:余热锅炉;701:高温烟气入口;702:进水口;703:中温烟气出口;704:水蒸气出口;
800:旋转空气预热器;801:中温烟气入口;802:空气入口;803:低温烟气出口;804:预热空气出口;805:冷凝水出口;
900:尾气处理装置;901:低温烟气入口;902:净化气出口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明,以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而,以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的,而不是对本实用新型的限制。
本实用新型提供的芦竹生物质炭吸附剂的制备系统包括浸泡装置、洗涤装置、烘干装置和蓄热式辐射管旋转床热解炉。
本实用新型中,浸泡装置用于对芦竹进行预处理,破坏芦竹细胞中的木质素的结构,以达到“软化”芦竹的目的,有利于后续热解。浸泡装置设有浸泡进料口、浸泡液入口和浸泡出料口。
洗涤装置用于清洗从浸泡装置中排出的带有浸泡液的芦竹。本实用新型中,洗涤所用的洗涤液为清水。洗涤装置设有洗涤进料口、洗涤水入口和洗涤出料口,洗涤进料口与浸泡装置的浸泡出料口相连。
烘干装置用于干燥洗涤后的芦竹。烘干装置设有烘干进料口和烘干出料口,烘干进料口与洗涤装置的洗涤出料口相连。
蓄热式辐射管旋转床热解炉用于热解芦竹。蓄热式辐射管旋转床热解炉的热效率高,能达到86%以上。本实用新型将水蒸气直接通入蓄热式辐射管旋转床热解炉中,在芦竹完成热解后,第一时间被水蒸气活化,能有效的提高芦竹生物质炭的吸附能力。蓄热式辐射管旋转床热解炉设有热解进料口、水蒸气入口、可燃气入口、空气入口和芦竹生物质炭吸附剂出口,热解进料口与烘干装置的烘干出料口相连。
为了更好的热解芦竹,蓄热式辐射管旋转床热解炉可分别设置干燥区和热解区。在这种情况下,高温油气出口最好设置在热解区的顶部,以便更好的排出高温油气;水蒸气入口最好设置在热解区的底部,这样水蒸气与热解炭的接触效果最好,有利于其活化。
芦竹热解还会产生高温油气,在现有技术中,一般都将这些高温油气直接送入尾气处理装置进行处理,然而,高温油气带有大量的热量和热解油,这样处理会造成大量的能耗损失。因此,在上述系统的基础上,该系统还可增加燃烧室和余热锅炉。
高温油气中的热解油里面带有大量的杂质,要想将其分离出来十分困难,若处理不当,还容易造成环境污染。本实用新型将其燃烧,不仅能有效处理热解油,还能产生热量,用以制备活化芦竹所用的水蒸气。
燃烧室用以燃烧高温油气中的热解油。燃烧室设有高温油气入口、空气入口和高温烟气出口,高温油气入口与蓄热式辐射管旋转床热解炉的高温油气出口相连。
余热锅炉利用高温油气燃烧后产生的高温烟气的热量来制备水蒸气。余热锅炉设有高温烟气入口、进水口、中温烟气出口和水蒸气出口,高温烟气入口与燃烧室的高温烟气出口相连,水蒸气出口与蓄热式辐射管旋转床热解炉的水蒸汽入口相连。
高温烟气与水换热后变成中温烟气,但其温度依然很高,还有热量可以继续利用。本实用新型将其用于预热蓄热式辐射管旋转床热解炉所用的空气,降低蓄热式辐射管旋转床热解炉热解时的能耗。中温烟气中还带有部分水蒸汽,与空气换热后,这部分水蒸气冷凝为水,可被回收后重新利用。因此,在上述系统的基础上,该系统还可增加旋转空气预热器。
本实用新型中,旋转空气预热器设有中温烟气入口、空气入口、低温烟气出口、预热空气出口和冷凝水出口,中温烟气入口与余热锅炉的中温烟气出口相连,预热空气出口与蓄热式辐射管旋转床热解炉的空气入口相连。
旋转空气预热器后面还可设置一尾气处理装置,用于处理从旋转空气预热器排出的低温烟气。尾气处理装置设有低温烟气入口和净化气出口,低温烟气入口与旋转空气预热器的低温烟气出口相连。
本实用新型所提供的上述系统中的各个装置,除了热解装置必须使用蓄热式辐射管旋转床热解炉外,其余各个装置均不需要限定其具体设备是什么,只要有相应的功能即可,例,烘干装置可以是烘箱也可以是圆筒干燥机。
本实用新型只对整个工艺过程作了简化的介绍,任何一个熟知本领域的技术人员,都可以在本工艺的基础上增减相关的设备来满足要求。
下面参考具体实施例,对本实用新型进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的,其可取数值范围如前述实用新型内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统。该系统包括:芦竹破碎装置100、浸泡装置200、洗涤装置300、烘干装置400、蓄热式辐射管旋转床热解炉500、燃烧室600、余热锅炉700、旋转空气预热器800和尾气处理装置900。
芦竹破碎装置100设有芦竹入口101和破碎芦竹出口102。
浸泡装置200设有浸泡进料口201、浸泡液入口202、浸泡出料口203、和废弃液出口204。其中,浸泡进料口201与芦竹破碎装置100的破碎芦竹出口102相连。
洗涤装置300设有洗涤进料口301、洗涤水入口302、洗涤出料口303和洗涤水出口304。其中,洗涤进料口301与浸泡装置200的浸泡出料口203相连。
烘干装置400设有烘干进料口401和烘干出料口402。其中,烘干进料口401与洗涤装置300的洗涤出料口303相连。
蓄热式辐射管旋转床热解炉500设有热解进料口501、可燃气入口502、空气入口503、水蒸气入口504、高温油气出口505和芦竹生物质炭吸附剂出口506。其中,热解进料口501与烘干装置400的烘干出料口402相连。蓄热式辐射管旋转床热解炉500设有干燥区和热解区,其中,水蒸气入口504设置在干燥区的底部,高温油气出口505设置在热解区的顶部。
燃烧室600设有高温油气入口601、空气入口602和高温烟气出口603。其中,高温油气入口601与蓄热式辐射管旋转床热解炉500的高温油气出口505相连。
余热锅炉700设有高温烟气入口701、进水口702、中温烟气出口703和水蒸气出口704。其中,高温烟气入口701与燃烧室600的高温烟气出口603相连,水蒸气出口704与蓄热式辐射管旋转床热解炉500的水蒸气入口504相连。
旋转空气预热器800设有中温烟气入口801、空气入口802、低温烟气出口803、预热空气出口804和冷凝水出口805。其中,中温烟气入口801与余热锅炉700的中温烟气出口703相连,预热空气出口804与蓄热式辐射管旋转床热解炉500的空气入口503相连。
尾气处理装置900设有低温烟气入口901和净化气出口902。其中,低温烟气入口901与旋转空气预热器800的低温烟气出口803相连。
利用本实施例提供的系统制备芦竹生物质炭吸附剂,其具体过程如下:
S1:准备长度为4-5cm的芦竹片。
本实施例采用的芦竹原料购自广西桂林星泰公司,芦竹原料含水率40.3wt%。将该芦竹用芦竹破碎装置100破碎成4-5cm的芦竹片。
S2:将所述芦竹片放入装有浸渍液的浸泡装置200中进行浸泡。
所用浸渍液为NaOH和H2O2组成的混合水溶液,其中,混合水溶液中NaOH的浓度为1.5wt%,混合水溶液中H2O2的浓度为0.5wt%,浸泡时的固液比为1:30g/ml,浸泡时间为8h。
S3:将浸泡后的芦竹片送入洗涤装置300中用水洗涤干净。
S4:将洗涤后的芦竹片送入烘干装置400中进行干燥。
干燥时的温度为110℃,干燥的时间为。
S5:将可燃气、空气和干燥后的芦竹片送入蓄热式辐射管旋转床热解炉500中,对干燥后的芦竹片进行热解;热解完成后,往蓄热式辐射管旋转床热解炉500中通入水蒸气保温活化,制得芦竹生物质炭吸附剂。
蓄热式辐射管旋转床热解炉500的干燥区的温度为100℃,热解区的温度为600℃,热解的时间为45min。热解完成后,通入水蒸气保温活化30min。
S6:S5步骤还会产生高温油气,将高温油气送入燃烧室600中进行燃烧,得到高温烟气。
S7:将高温烟气和水分别送入余热锅炉700中,用高温烟气与水进行换热,得到水蒸气和中温烟气;将水蒸气送入蓄热式辐射管旋转床热解炉500中,用以保温活化热解炭。
S8:将中温烟气与空气分别送入旋转空气预热器800进行换热,得到预热空气、冷凝水和低温烟气,将预热空气送入蓄热式辐射管旋转床热解炉500中,用于热解,冷凝水则回收后贮存备用。此时,与空气换热后,烟气的温度降低至100℃以下。
S9:将低温烟气送入尾气处理装置900中,处理达标后排放。
分析上述步骤制得的芦竹生物质炭吸附剂的理化性质,其结果如表1所示。
表1芦竹生物炭吸附剂的理化性质
从表1中可以看出,本实用新型提供的系统制备出的芦竹生物质炭吸附剂的比表面积达到了752m2/g,说明其吸附能力相当强。其次,从表1中碘值、亚甲基蓝脱色力两个指标可以看出,按照本实用新型所提供的系统制备出的芦竹生物质炭吸附剂达到了净水活性炭的标准,表明其是一种性能优异的吸附剂。
综上可知,本实用新型在高温条件下利用水蒸气活化芦竹生物炭,提高了芦竹生物炭的吸附能力。
进一步地,本实用新型利用自身产生的高温油气燃烧产生的热量,生产过热蒸汽,活化旋转床热解区内的芦竹生物炭,减少了对外来能源的需求,起到节能减排的效果。
此外,在本实用新型中,换热后的中温烟气进入旋转空气预热器,可将烟气温度降至100℃以下,同时产生的预热空气作为助燃空气通入旋转床辐射管燃烧,可充分回收烟气的显热和烟气中蒸汽的汽化潜热,还可以回收烟气中大量的冷凝水,大大降低了热解能耗。
需要说明的是,以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围,本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换,均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外,除非特别说明,那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (4)

1.一种芦竹生物质炭吸附剂的制备系统,其特征在于,所述制备系统包括浸泡装置、洗涤装置、烘干装置和蓄热式辐射管旋转床热解炉;
所述浸泡装置设有浸泡进料口、浸泡液入口和浸泡出料口;
所述洗涤装置设有洗涤进料口、洗涤水入口和洗涤出料口,所述洗涤进料口与所述浸泡装置的浸泡出料口相连;
所述烘干装置设有烘干进料口和烘干出料口,所述烘干进料口与所述洗涤装置的洗涤出料口相连;
所述蓄热式辐射管旋转床热解炉设有热解进料口、水蒸气入口、可燃气入口、空气入口和芦竹生物质炭吸附剂出口,所述热解进料口与所述烘干装置的烘干出料口相连。
2.根据权利要求1所述的制备系统,其特征在于,所述蓄热式辐射管旋转床热解炉还设有高温油气出口;所述制备系统还包括燃烧室和余热锅炉;
所述燃烧室设有高温油气入口、空气入口和高温烟气出口,所述高温油气入口与所述蓄热式辐射管旋转床热解炉的高温油气出口相连;
所述余热锅炉设有高温烟气入口、进水口、中温烟气出口和水蒸气出口,所述高温烟气入口与所述燃烧室的高温烟气出口相连,所述水蒸气出口与所述蓄热式辐射管旋转床热解炉的水蒸汽入口相连。
3.根据权利要求2所述的制备系统,其特征在于,所述制备系统还包括旋转空气预热器和尾气处理装置;
所述旋转空气预热器设有中温烟气入口、空气入口、低温烟气出口、预热空气出口和冷凝水出口,所述中温烟气入口与所述余热锅炉的中温烟气出口相连,所述预热空气出口与所述蓄热式辐射管旋转床热解炉的空气入口相连;
所述尾气处理装置设有低温烟气入口和净化气出口,所述低温烟气入口与所述旋转空气预热器的低温烟气出口相连。
4.根据权利要求2所述的制备系统,其特征在于,所述蓄热式辐射管旋转床热解炉设有干燥区和热解区,所述高温油气出口设置在所述热解区的顶部,所述水蒸汽入口设置在所述热解区的底部。
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