本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源及活性炭技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

活性炭具有發(fā)達(dá)的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和良好的吸附性能，活性炭產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)無(wú)堿脫臭催化劑載體、水凈化及污水處理；電力行業(yè)的電廠水質(zhì)處理及保護(hù)；化工行業(yè)的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的脫色、精制；食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化等多種應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。植物生物質(zhì)資源因其自身的特性是制備活性炭最有前景的原料之一。目前活性炭研究中常采用植物生物質(zhì)原料，具有可再生、污染少、可運(yùn)輸和儲(chǔ)存、與現(xiàn)在能源工業(yè)最具相容性等特點(diǎn)，因而特別受到關(guān)注。

傳統(tǒng)的生物質(zhì)(包括果殼類)氣化技術(shù)是指生物質(zhì)完全氣化，將生物質(zhì)(果殼類)中的硫、氮及碳元素全部轉(zhuǎn)化為so2、nxoy和co2排放到大氣中。而果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭技術(shù)是將果殼類生物質(zhì)氣化的同時(shí)得到果殼炭(得率25-30％)，生物質(zhì)中的大部分硫、氮和碳元素保留在果殼炭中，相對(duì)于傳統(tǒng)氣化技術(shù)更減少了co2、so2和nox等有害氣體的排放，從而提高了生物質(zhì)氣化技術(shù)的環(huán)境效應(yīng)。但是，在制炭過(guò)程中產(chǎn)生的燃?xì)鉀](méi)有得到合理、充分利用，造成資源的浪費(fèi)。

目前，生物質(zhì)氣化設(shè)備主要采用固定床上吸式氣化爐和固定床下吸式氣化爐，固定床上吸式氣化爐的物料爐頂加料口加入爐內(nèi)，氣化劑由爐體底部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入爐內(nèi)參與氣化反應(yīng)，爐體內(nèi)氣體流動(dòng)方向?yàn)樽韵露?，最終可燃?xì)庥缮喜康目扇細(xì)獬隹谂懦?。固定床上吸式氣化爐優(yōu)點(diǎn)是：可燃?xì)饨?jīng)過(guò)熱分解層和干燥層時(shí)將熱量傳遞給物料，自身溫度降低，爐子熱效率高，可燃?xì)鉄嶂递^高，熱分解層和干燥層對(duì)可燃?xì)庥羞^(guò)濾作用，使出爐的可燃?xì)饣曳稚伲蝗秉c(diǎn)是：添料不方便、可燃?xì)庵薪褂?、蒸汽含量較多。固定床下吸式氣化爐的優(yōu)點(diǎn)是：高溫區(qū)的溫度穩(wěn)定效應(yīng)使工作穩(wěn)定，產(chǎn)出氣成分相對(duì)穩(wěn)定，可隨時(shí)開(kāi)蓋添料，焦油通過(guò)高溫區(qū)被裂解，因此出爐的可燃?xì)庵薪褂洼^少；缺點(diǎn)是：可燃?xì)獾牧飨蚺c熱流方向相反，引風(fēng)機(jī)的功耗要求大，出爐的可燃?xì)夂曳州^多，出爐可燃?xì)鉁囟雀咝枥鋮s，爐內(nèi)熱效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的系統(tǒng)及方法，回收果殼類生物質(zhì)在生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的大量可燃性煙氣進(jìn)行做功發(fā)電，且充分利用反應(yīng)過(guò)程的余熱，不僅減少了煙氣排放對(duì)環(huán)境的熱污染及粉塵污染，而且實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的系統(tǒng)，其包括氣化裝置、炭活化裝置、燃?xì)鈨艋b置、增壓裝置以及燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，其中所述氣化裝置包括固定床上吸式氣化爐、自動(dòng)填料壓緊裝置以及鼓風(fēng)機(jī)，所述自動(dòng)填料壓緊裝置與所述固定床上吸式氣化爐的頂料倉(cāng)之間設(shè)有密封裝置進(jìn)行固定密封，所述鼓風(fēng)機(jī)與所述固定床上吸式氣化爐下部的進(jìn)風(fēng)口連接；所述炭活化裝置包括炭冷卻收集器以及常規(guī)水蒸氣活化爐，所述炭冷卻收集器的入口與所述固定床上吸式氣化爐底部的炭室連接，所述炭冷卻收集器的出口與所述常規(guī)水蒸氣活化爐的入口連接；所述燃?xì)鈨艋b置包括一級(jí)凈化器、二級(jí)凈化器以及三級(jí)凈化器，所述一級(jí)凈化器為旋風(fēng)分離器，所述二級(jí)凈化器為氣液分離器，所述三級(jí)凈化器為噴淋裝置，所述旋風(fēng)分離器的入口與所述固定床上吸式氣化爐上部的粗燃?xì)獬隹谶B接，所述旋風(fēng)分離器的出口與所述氣液分離器的入口連接，所述氣液分離器的排氣口與所述噴淋裝置的入口連接，所述氣液分離器的排液口與生物質(zhì)提取液池連接，所述噴淋裝置的出口與所述增壓裝置連接；所述增壓裝置包括羅茨風(fēng)機(jī)以及儲(chǔ)氣罐；所述燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組包括內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)以及保護(hù)配置，所述保護(hù)配置包括短路保護(hù)、發(fā)電機(jī)溫度保護(hù)、低油壓保護(hù)、機(jī)組超速保護(hù)、自動(dòng)報(bào)警裝置以及緊急切斷閥，發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)緊急切斷閥并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選地，所述果殼類生物質(zhì)為椰殼、杏殼和/或核桃殼。

優(yōu)選地，所述自動(dòng)填料壓緊裝置能進(jìn)行間歇式加料，加料間隔能自行設(shè)置。

優(yōu)選地，所述二級(jí)凈化器能替換為裝有吸附劑的分離器，所述吸附劑為活性炭和/或粉碎的玉米芯。

優(yōu)選地，所述增壓裝置采用4級(jí)7.5kw防爆電機(jī)。

優(yōu)選地，所述儲(chǔ)氣罐采用10m³儲(chǔ)氣罐，起緩沖作用。

一種根據(jù)上述果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的系統(tǒng)生產(chǎn)活性炭和電熱的方法，其具體步驟如下：

s1、果殼類生物質(zhì)經(jīng)所述自動(dòng)填料壓緊裝置通過(guò)所述固定床上吸式氣化爐的頂料倉(cāng)進(jìn)入到所述固定床上吸式氣化爐的爐腔內(nèi)，氣化所需氣化劑由所述鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)所述固定床上吸式氣化爐下部的進(jìn)風(fēng)口吸入，果殼類生物質(zhì)烘干、解列炭化為炭和粗燃?xì)猓?/p>

s2、所述炭經(jīng)所述冷卻收集器冷卻收集后通過(guò)常規(guī)水蒸氣活化爐活化制得高品質(zhì)果殼活性炭，所述粗燃?xì)饨?jīng)所述固定床上吸式氣化爐上部的粗燃?xì)獬隹谶M(jìn)入所述燃?xì)鈨艋b置；

s3、所述粗燃?xì)馐紫冉?jīng)所述旋風(fēng)分離器初步除塵完成一級(jí)凈化后進(jìn)入所述氣液分離器，在所述氣液分離器中所述粗燃?xì)饨?jīng)冷卻水冷卻，其中的生物質(zhì)提取液被冷凝成液體，并與燃?xì)夥蛛x，分離出來(lái)的所述生物質(zhì)提取液排入生物質(zhì)提取液池中收集后進(jìn)一步利用，完成二級(jí)凈化，二級(jí)凈化的余熱通過(guò)空氣預(yù)熱器對(duì)空氣加熱，加熱后的空氣通過(guò)所述鼓風(fēng)機(jī)送入所述固定床上吸式氣化爐，二級(jí)凈化后的燃?xì)膺M(jìn)入所述噴淋裝置完成三級(jí)凈化；

s4、最終凈化后的所述燃?xì)饨?jīng)所述羅茨風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入所述儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存；

s5、所述燃?xì)饨?jīng)增壓、穩(wěn)壓后引入發(fā)電站內(nèi)，經(jīng)管道專用阻火器，將燃?xì)獍踩妮斔椭寥細(xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，所述燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的內(nèi)燃機(jī)燃燒所述燃?xì)猱a(chǎn)生的余熱經(jīng)所述空氣預(yù)熱器對(duì)空氣加熱，熱空氣由所述鼓風(fēng)機(jī)送入所述固定床上吸式氣化爐。

優(yōu)選地，所述生物質(zhì)提取液包括焦油、木醋液和水分。

優(yōu)選地，所述燃?xì)饨?jīng)所述燃?xì)鈨艋b置處理后，所述燃?xì)獾姆蹓m含量小于35mg/nm³,焦油的含量小于10～15mg/nm³，能夠滿足所述燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的內(nèi)燃機(jī)對(duì)生物質(zhì)燃?xì)獾钠焚|(zhì)要求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

①本發(fā)明通過(guò)回收果殼類生物質(zhì)在生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的大量可燃性煙氣進(jìn)行做功發(fā)電，不僅減少了煙氣排放對(duì)環(huán)境的熱污染及粉塵污染，而且實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。

②本發(fā)明采用固定床上吸式氣化爐，可以間歇式加料，對(duì)原料的尺寸和水分的要求不高，氣化效率高、燃?xì)獍l(fā)熱值較高，熱氣流向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)多層物料過(guò)濾的產(chǎn)出的氣體灰分含量少；

③本發(fā)明通過(guò)固定床上吸式氣化爐可聯(lián)產(chǎn)活性炭、電和熱，實(shí)現(xiàn)余能余熱的梯級(jí)利用，充分利用可利用資源。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的流程圖；

圖2為本發(fā)明固定床上吸式氣化爐的氣化反應(yīng)示意圖；

圖3為本發(fā)明燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

本發(fā)明提供一種果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的系統(tǒng)，其包括氣化裝置、炭活化裝置、燃?xì)鈨艋b置、增壓裝置以及燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，其中氣化裝置包括固定床上吸式氣化爐、自動(dòng)填料壓緊裝置以及鼓風(fēng)機(jī)，自動(dòng)填料壓緊裝置與固定床上吸式氣化爐的頂料倉(cāng)之間設(shè)有密封裝置進(jìn)行固定密封，鼓風(fēng)機(jī)與固定床上吸式氣化爐下部的進(jìn)風(fēng)口連接；炭活化裝置包括炭冷卻收集器以及常規(guī)水蒸氣活化爐，炭冷卻收集器的入口與固定床上吸式氣化爐底部的炭室連接，炭冷卻收集器的出口與常規(guī)水蒸氣活化爐的入口連接；燃?xì)鈨艋b置包括一級(jí)凈化器、二級(jí)凈化器以及三級(jí)凈化器，一級(jí)凈化器為旋風(fēng)分離器，二級(jí)凈化器為氣液分離器，三級(jí)凈化器為噴淋裝置，旋風(fēng)分離器的入口與固定床上吸式氣化爐上部的粗燃?xì)獬隹谶B接，旋風(fēng)分離器的出口與氣液分離器的入口連接，氣液分離器的排氣口與噴淋裝置的入口連接，氣液分離器的排液口與生物質(zhì)提取液池連接，噴淋裝置的出口與增壓裝置連接；增壓裝置包括羅茨風(fēng)機(jī)以及儲(chǔ)氣罐71；如圖3所示，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組包括內(nèi)燃機(jī)77、發(fā)電機(jī)78以及保護(hù)配置，保護(hù)配置包括短路保護(hù)、發(fā)電機(jī)溫度保護(hù)73、低油壓保護(hù)74、機(jī)組超速保護(hù)75、自動(dòng)報(bào)警裝置76以及緊急切斷閥72，發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)緊急切斷閥72并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

如圖2所示，在固定床上吸式氣化爐中，氣化反應(yīng)大致分為氧化層3、還原層4、裂解層5和干燥層6。

氧化反應(yīng)：氣化劑61由固定床上吸式氣化爐下部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，再經(jīng)過(guò)爐柵下部導(dǎo)入，經(jīng)過(guò)炭層2時(shí)與熱炭進(jìn)行換熱，被加熱后進(jìn)入氧化層3，在氧化層3與熾熱的炭發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成大量的二氧化碳，同時(shí)放出熱量，溫度可達(dá)1000～1200℃，在氧化層3進(jìn)行的均為燃燒反應(yīng)，并放出熱量，也正是這部分反應(yīng)放出的熱量為還原層4的還原反應(yīng)、物料的裂解和干燥提供了熱源，在氧化層3中生成的熱氣體(一氧化碳和二氧化碳)進(jìn)入氣化爐的還原層4，炭則落入炭室1中。

還原反應(yīng)：在還原層4已沒(méi)有氧氣存在，在氧化反應(yīng)生成的二氧化碳在這里同炭及水蒸氣發(fā)生還原反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣，還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以還原層4的溫度約為700～900℃，主要產(chǎn)物為一氧化碳、二氧化碳和氫氣，這些熱氣體同氧化層3生成的熱氣體進(jìn)入上部裂解層5，而沒(méi)有反應(yīng)的炭則落入氧化層3。

裂解反應(yīng)：氧化層3及還原層4生成的熱氣體，在上行過(guò)程中經(jīng)過(guò)裂解層5，將生物質(zhì)加熱，將裂解層5的生物質(zhì)進(jìn)行裂解反應(yīng)。在裂解反應(yīng)中，生物質(zhì)中大部分的揮發(fā)份從固體中分離出去，該區(qū)的溫度大約為400～600℃。裂解層5的主要產(chǎn)物是炭、氫氣、水蒸氣、一氧化碳、甲烷、焦油和水蒸氣及其他烴類物質(zhì)，這些氣體繼續(xù)上升進(jìn)入到干燥層6，而炭則進(jìn)入還原層4。

干燥層6：在氣化爐的最上層為干燥層6，物料62直接加入到干燥層6，濕物料在這里同下面三個(gè)反應(yīng)區(qū)生成的熱氣體產(chǎn)物進(jìn)行換熱，使原料中的水分蒸發(fā)，吸收熱量并降低產(chǎn)氣溫度。干燥層6溫度大約為100～250℃。裂解層5和干燥層6總稱為燃料準(zhǔn)備區(qū)。粗燃?xì)?3從干燥層6排出。

氧化層3、還原層4、裂解層5和干燥層6中的一個(gè)層可以局部地滲入另一個(gè)層，各層中有部分是可以互相交錯(cuò)進(jìn)行的。

優(yōu)選地，果殼類生物質(zhì)為椰殼、杏殼和/或核桃殼。

優(yōu)選地，自動(dòng)填料壓緊裝置能進(jìn)行間歇式加料，加料間隔能自行設(shè)置。

優(yōu)選地，二級(jí)凈化器能替換為裝有吸附劑的分離器，吸附劑為活性炭和/或粉碎的玉米芯。

優(yōu)選地，增壓裝置采用4級(jí)7.5kw防爆電機(jī)。

優(yōu)選地，儲(chǔ)氣罐71采用10m³儲(chǔ)氣罐，起緩沖作用。

一種根據(jù)上述果殼類生物質(zhì)氣化聯(lián)產(chǎn)活性炭和電熱的系統(tǒng)生產(chǎn)活性炭和電熱的方法，如圖1所示，其具體步驟如下：

s1、果殼類生物質(zhì)經(jīng)自動(dòng)填料壓緊裝置通過(guò)固定床上吸式氣化爐的頂料倉(cāng)進(jìn)入到固定床上吸式氣化爐的爐腔內(nèi)，氣化所需氣化劑由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)固定床上吸式氣化爐下部的進(jìn)風(fēng)口吸入，果殼類生物質(zhì)烘干、解列炭化為炭和粗燃?xì)猓?/p>

s2、炭經(jīng)冷卻收集器冷卻收集后通過(guò)常規(guī)水蒸氣活化爐活化制得高品質(zhì)果殼活性炭，粗燃?xì)饨?jīng)固定床上吸式氣化爐上部的粗燃?xì)獬隹谶M(jìn)入燃?xì)鈨艋b置；

s3、粗燃?xì)馐紫冉?jīng)旋風(fēng)分離器初步除塵完成一級(jí)凈化后進(jìn)入氣液分離器，在氣液分離器中粗燃?xì)饨?jīng)冷卻水冷卻，其中的生物質(zhì)提取液被冷凝成液體，并與燃?xì)夥蛛x，分離出來(lái)的生物質(zhì)提取液排入生物質(zhì)提取液池中收集后進(jìn)一步利用，完成二級(jí)凈化，二級(jí)凈化的余熱通過(guò)空氣預(yù)熱器對(duì)空氣加熱，加熱后的空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)送入固定床上吸式氣化爐，二級(jí)凈化后的燃?xì)膺M(jìn)入噴淋裝置完成三級(jí)凈化；

s4、最終凈化后的燃?xì)饨?jīng)羅茨風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐71中儲(chǔ)存；

s5、燃?xì)饨?jīng)增壓、穩(wěn)壓后引入發(fā)電站內(nèi)，經(jīng)管道專用阻火器，將燃?xì)獍踩妮斔椭寥細(xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的內(nèi)燃機(jī)燃燒燃?xì)猱a(chǎn)生的余熱經(jīng)空氣預(yù)熱器對(duì)空氣加熱，熱空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入固定床上吸式氣化爐。

優(yōu)選地，生物質(zhì)提取液包括焦油、木醋液和水分。

優(yōu)選地，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈨艋b置處理后，燃?xì)獾姆蹓m含量小于35mg/nm³,焦油的含量小于10～15mg/nm³，能夠滿足燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的內(nèi)燃機(jī)對(duì)生物質(zhì)燃?xì)獾钠焚|(zhì)要求。

綜上，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

①本發(fā)明通過(guò)回收果殼類生物質(zhì)在生產(chǎn)活性炭過(guò)程中產(chǎn)生的大量可燃性煙氣進(jìn)行做功發(fā)電，不僅減少了煙氣排放對(duì)環(huán)境的熱污染及粉塵污染，而且實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。

②本發(fā)明采用固定床上吸式氣化爐，可以間歇式加料，對(duì)原料的尺寸和水分的要求不高，氣化效率高、燃?xì)獍l(fā)熱值較高，熱氣流向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)多層物料過(guò)濾的產(chǎn)出的氣體灰分含量少；

③本發(fā)明通過(guò)固定床上吸式氣化爐可聯(lián)產(chǎn)活性炭、電和熱，實(shí)現(xiàn)余能余熱的梯級(jí)利用，充分利用可利用資源。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述的各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。