本發(fā)明屬于生物質能熱轉化利用技術領域，具體涉及一種生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭工藝及關鍵設備。

背景技術：

隨著世界經濟的飛速發(fā)展，能源消耗不斷加快，不可再生資源日益枯竭，可再生能源的開發(fā)受到國內外的重視，成為世界各國的重要研究方向，生物質其資源豐富，運輸便利，被廣泛的應用，并且生物質是可再生的炭源，能產出大量的活性炭被應用于各個領域。

生物質熱解氣化可將生物質原料轉化為以co和h2為主的氣體燃料，可直接轉換實現燃氣、熱能和電能的供給，現有的生物質熱解氣化裝備系統(tǒng)主要包括氣化爐、燃氣凈化系統(tǒng)和終端利用系統(tǒng)三部分，氣化爐是生物質熱解氣化的主要設備，原料在氣化爐內與氣化劑發(fā)生不完全燃燒反應，過程大體可以分為裂解反應，氧化反應和還原反應，借助氧化反應產生的熱能，氣化爐的熱分解層的溫度保持在400-600℃，大分子鏈生物質原料斷裂，是生物質焦油產生的階段，然而產生的焦油會造成對環(huán)境的二次污染，因此，現有的生物質熱解氣化的方法需要進一步的改進。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供系統(tǒng)運行穩(wěn)定、環(huán)保、產品多樣、經濟效益好的生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭工藝及關鍵設備。

基于上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案：

生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭關鍵設備，包括外熱式熱解爐，該外熱式熱解爐包括進料口、滾筒和出料口，所述的滾筒包括兩層，外層為隔熱層，內層由數個煙氣管道圍合成圓筒狀通道；

該進料口包括第一管道，第一管道上設有進料裝置，該第一管道的一端與圓筒狀通道的一端連通，第一管道的另一端為密封結構，第一管道外套接第一環(huán)狀空腔，該第一環(huán)狀空腔左側為滑動連接的固定板，煙氣管道的一端固定于固定板且與第一環(huán)狀空腔連通，該第一環(huán)狀空腔連接第二管道，該第二管道連通活化爐；

該出料口包括第三管道，第三管道的一端與圓筒狀通道的另一端連通，第三管道的另一端為密封結構，第三管道上設有供可燃氣通過的第四管道，第三管道通過第四管道連通燃氣鍋爐，第三管道還設有供生物質炭通過的第五管道，第三管道通過第五管道與活化爐連通，第三管道的外壁套接第二環(huán)狀空腔，該第二環(huán)狀空腔右側為滑動連接的固定板，煙氣管道的另一端固定于固定板且與第二環(huán)狀空腔連通，該第二環(huán)狀空腔上設有第六管道，第六管道連通余熱鍋爐；

所述的燃氣鍋爐還連接供高溫水蒸氣通過的第七管道，第七管道與蒸汽透平機連通，蒸汽透平機上設有供低溫水蒸氣通過的第八管道，第八管道與活化爐連通，蒸汽透平機上還設有供冷凝水通過的第九管道，第九管道與余熱鍋爐連通，余熱鍋爐連接供加熱后的冷凝水通過的第十管道，第十管道與燃氣鍋爐連通。

進一步的，所述的滾筒兩端分別通過回轉窯密封板與進料口和出料口連接，滾筒外側壁環(huán)繞同步帶，同步帶的兩端連接電機。

進一步的，所述的第二管道上沿第一管道到活化爐的方向依次設有鼓風機和引風機；第四管道上沿第三管道到燃氣鍋爐的方向依次設有引風機和鼓風機；第六管道上設有引風機；第八管道上設有鼓風機。

進一步的，所述的進料裝置包括進料蛟龍和料斗，該進料蛟龍設置于第一管道的內部，該料斗位于第一管道的上側。

所述的生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭關鍵設備的工藝，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將活化爐中產生的高溫煙氣通入外熱式熱解爐中直至爐內溫度升高至450-550℃，然后向外熱式熱解爐內加入生物質，利用高溫煙氣的熱量加熱生物質，生物質分解后產生可燃氣和生物質炭；

（2）將步驟（1）中的可燃氣通過燃燒器燃燒加熱燃氣鍋爐，燃氣鍋爐產生高溫水蒸氣，該高溫水蒸氣通入蒸汽透平機組發(fā)電，蒸汽透平機發(fā)電過程中產生冷凝水和低溫水蒸氣，該低溫水蒸氣通入活化爐中作為活化劑使用，該冷凝水通入余熱鍋爐；

（3）將步驟（1）中使用過的高溫煙氣再通入余熱鍋爐，利用使用過的高溫煙氣的熱量加熱余熱鍋爐中的冷凝水至60-70℃，將加熱后的冷凝水通入步驟（2）中的燃氣鍋爐里再次加熱；

（4）將熱解后的生物質炭通入步驟（1）中的活化爐內活化。

進一步的，所述的生物質的含水率小于20%。

本發(fā)明將活化爐內產生的高溫煙氣通入外熱式熱解爐用于生物質熱分解，分解產生的可燃氣、焦油和生物炭，節(jié)省能源的消耗，高溫下焦油氣化，與可燃氣同時進入燃氣鍋爐中燃燒，防止生物質熱分解過程中，焦油堵塞設備，減少設備的壽命，也減少焦油由于隨意排放造成的環(huán)境污染，本發(fā)明還使用將焦油和可燃氣燃燒熱量加熱燃氣鍋爐產生高溫水蒸氣，利用高溫水蒸氣通入蒸汽透平機內發(fā)電，并將發(fā)電后產生的冷凝水和低溫水蒸氣充分利用，低溫水蒸氣重新通過活化爐作為活化劑使用，充分利用資源避免浪費，冷凝水通入余熱鍋爐內，同時，在生物質熱分解過程中，高溫煙氣分解過生物質后，繼而進入余熱鍋爐用于加熱冷凝水，充分利用熱量高，加熱后的冷凝水再次入燃氣鍋爐加熱，循環(huán)使用，本發(fā)明利用生物質不但產生活性炭，還可以發(fā)電，資源利用合理，最大化的產生經濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1中固定板與煙氣管道的連接示意圖；

圖3為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

實施例1：

如圖1-2所示，一種生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭關鍵設備，包括外熱式熱解爐，該外熱式熱解爐包括進料口、滾筒1和出料口，所述的滾筒1兩端分別通過回轉窯密封板10與進料口和出料口連接，滾筒1中段的外側壁環(huán)繞同步帶2，同步帶2的兩端連接調速電機3，形成滾筒1隨同步帶2同步轉動的結構，所述的滾筒1包括兩層，外層為隔熱層，該隔熱層包括金屬外殼101，金屬外殼101的內部鋪設隔熱磚102，內層由數個煙氣管道103圍合成圓筒狀通道104，該煙氣管道103的長度方向與滾筒1的長度方向相同且均勻等間距分布；

該進料口包括第一管道4，第一管道4內部設有進料蛟龍5，該第一管道4的一端與圓筒狀通道104的一端連通且第一管道4沿滾筒1的長度方向設置，第一管道4的另一端為密封結構，與密封結構相鄰的一端的第一管道4上側連通料斗6，第一管道4外套接第一環(huán)狀空腔7，該第一環(huán)狀空腔7左側的環(huán)狀底面為固定板701，第一環(huán)狀空腔7與固定板701滑動連接，煙氣管道103的一端固定于固定板701且與第一環(huán)狀空腔7連通，該第一環(huán)狀空腔7的上側還設有第二管道8，該第二管道8連通活化爐9，第二管道8上沿第一管道4到活化爐9的方向依次設有鼓風機和引風機，第二管道8與滾筒1之間的第一環(huán)狀空腔7外側壁包圍回轉窯密封板10；

該出料口包括第三管道11，第三管道11的一端與圓筒狀通道104的另一端連通且第三管道11沿滾筒1的長度方向設置，第三管道11的另一端為密封結構，與密封結構相鄰的一端的第三管道11上側設有供可燃氣通過的第四管道12，第三管道11通過第四管道12連通燃氣鍋爐13，燃氣鍋爐13包括燃燒器和鍋爐，第四管道12上沿第三管道11到燃氣鍋爐13的方向依次設有引風機和鼓風機，與密封結構相鄰的一端的第三管道11下側設有供生物質炭通過的第五管道14，第三管道11通過第五管道14與活化爐9連通，第三管道11的外壁套接第二環(huán)狀空腔15，該第二環(huán)狀空腔15右側的環(huán)狀底面為固定板701，環(huán)狀空腔與固定板701滑動連接，煙氣管道103的另一端固定于固定板701且與第二環(huán)狀空腔15連通，該第二環(huán)狀空腔15的上側設有第六管道16，該第六管道16連通余熱鍋爐17，第六管道16上設有引風機，第六管道16與滾筒1之間的第二環(huán)狀空腔15的外側壁包圍回轉窯密封板10；

所述的燃氣鍋爐13上側還連接供高溫水蒸氣通過的第七管道18，第七管道18與蒸汽透平機19連通，蒸汽透平機19上設有供低溫水蒸氣通過的第八管道20，第八管道20與活化爐9連通，第八管道20上設有鼓風機，蒸汽透平機19的下側設有供冷凝水通過的第九管道21，第九管道21與余熱鍋爐17連通，余熱鍋爐17連接供加熱后的冷凝水通過的第十管道22，第十管道22與燃氣鍋爐13連通。

使用時，打開同步帶2的電機，滾筒1開始轉動，由于煙氣管道103固定于固定板701上，固定板701與第一環(huán)狀空腔7和第二環(huán)狀空腔15滑動連接，固定板701隨煙氣管道103轉動，第一環(huán)狀空腔7上側還設有第二管道8，第二管道8連接活化爐9，活化爐9通過第二管道8上引風機將活化中的高溫煙氣抽出，第二管道8上的鼓風機向第二管道8內通入空氣，使煙氣管道內的高溫煙氣穩(wěn)定在450-550℃，操作者向料斗6中加入成型的生物質，打開進料蛟龍5的開關，進料蛟龍5轉動，生物質通過第一管道4進入圓筒狀通道104內部，進入圓筒狀通道104內部的生物質與煙氣管道103接觸，被熱分解成可燃氣、生物質炭和焦油，由于焦油的溫度在450-550℃時為氣態(tài)，因此隨可燃氣一同通過圓筒狀通道104進入第三通道，繼而進入第四通道，該第四通道通過引風機將可燃氣抽出，鼓風機向抽出的可燃氣中通入空氣，進入燃氣鍋爐13內的燃燒器，將可燃氣和焦油一同燃燒，并加熱鍋爐中的水，產生高溫水蒸氣，高溫水蒸氣通過第七管道18進入蒸汽透平機19，蒸汽透平機19利用高溫水蒸氣發(fā)電，發(fā)電后蒸汽透平機19產生低溫水蒸氣和冷凝水，該低溫水蒸氣通過第八管道20進入活化爐9，第八管道20上的引風機將低溫水蒸氣送入活化爐9，活化爐9利用低溫水蒸氣作為活化過程中的活化劑，蒸汽透平機19產生冷凝水的通過第九管道21流入余熱鍋爐17加熱，所述的余熱鍋爐17通過第六管道16與第二環(huán)狀空腔15連通，煙氣管道103中熱解過生物質的高溫煙氣進入第二環(huán)狀空腔15內部，繼而通過第六管道16進入余熱鍋爐17，余熱鍋爐17加熱冷凝水至60-70℃，加熱后的冷凝水通過第十管道22進入燃氣鍋爐13，燃氣鍋爐13再加熱冷凝水產生高溫水蒸氣進入蒸汽透平機19組，循環(huán)使用；

被熱分解后的生物質產生生物質炭通過第五管道14，進入活化爐9中，進行活化，產生活性炭。

如圖3所示，生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭關鍵設備的工藝，包括以下步驟：

（1）將活化爐中產生的高溫煙氣通入外熱式熱解爐中直至爐內溫度升高至450℃，以2t的樹枝等林業(yè)剩余物為原料，將其經削片處理后可得到厚度為4mm木片，然后經滾筒烘干機干燥至含水率為20%木片，木片進入外熱式連續(xù)熱解爐開始熱解1h，熱解完成后產生0.6t的生物質炭和可燃氣；

（2）將可燃氣通過燃燒器燃燒加熱燃氣鍋爐，燃氣鍋爐產生高溫水蒸氣，該高溫水蒸氣通入蒸汽透平機組發(fā)電，蒸汽透平機發(fā)電過程中產生冷凝水和低溫水蒸氣，該低溫水蒸氣通入活化爐中作為活化劑使用，該冷凝水通入余熱鍋爐；

（3）使用過的高溫煙氣再通入余熱鍋爐，利用使用過的高溫煙氣的熱量加熱余熱鍋爐中的冷凝水至60℃，將加熱后的冷凝水通入燃氣鍋爐里再次加熱成高溫水蒸氣供蒸汽透平機發(fā)電；

（4）將熱解后的生物質炭在低溫水蒸氣和空氣中以950℃的溫度，活化時間1.8小時，可生產活性炭200kg。

實施例2：

本實施例與實施例1中的不同在于，所述的生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭關鍵設備的工藝，包括以下步驟：

（1）將活化爐中產生的高溫煙氣通入外熱式熱解爐中直至爐內溫度升高至500℃，以3t的木材加工后的剩余木屑為原料，經滾筒烘干機干燥至含水率為18%木屑，木屑進入外熱式連續(xù)熱解爐開始熱解1h，熱解完成后產生0.9t的生物質炭和可燃氣；

（2）將可燃氣通過燃燒器燃燒加熱燃氣鍋爐，燃氣鍋爐產生高溫水蒸氣，該高溫水蒸氣通入蒸汽透平機組發(fā)電，蒸汽透平機發(fā)電過程中產生冷凝水和低溫水蒸氣，該低溫水蒸氣通入活化爐中作為活化劑使用，該冷凝水通入余熱鍋爐；

（3）使用過的高溫煙氣再通入余熱鍋爐，利用使用過的高溫煙氣的熱量加熱余熱鍋爐中的冷凝水至65℃，將加熱后的冷凝水通入燃氣鍋爐里再次加熱成高溫水蒸氣供蒸汽透平機發(fā)電；

（4）將熱解后的生物質炭在低溫水蒸氣和空氣中以950℃的溫度，活化時間1小時，可生產活性炭300kg。

實施例3：

本實施例與實施例1中的不同在于，所述的生物質熱解氣化發(fā)電聯(lián)產活性炭關鍵設備的工藝，包括以下步驟：

（1）將活化爐中產生的高溫煙氣通入外熱式熱解爐中直至爐內溫度升高至550℃，以2t的杏仁殼等果殼剩余物為原料，經滾筒烘干機干燥至含水率為15%，果殼進入外熱式連續(xù)熱解爐開始熱解1h，熱解完成后產生0.4t的生物質炭和可燃氣；

（2）將可燃氣通過燃燒器燃燒加熱燃氣鍋爐，燃氣鍋爐產生高溫水蒸氣，該高溫水蒸氣通入蒸汽透平機組發(fā)電，蒸汽透平機發(fā)電過程中產生冷凝水和低溫水蒸氣，該低溫水蒸氣通入活化爐中作為活化劑使用，該冷凝水通入余熱鍋爐；

（3）使用過的高溫煙氣再通入余熱鍋爐，利用使用過的高溫煙氣的熱量加熱余熱鍋爐中的冷凝水至70℃，將加熱后的冷凝水通入燃氣鍋爐里再次加熱成高溫水蒸氣供蒸汽透平機發(fā)電；

（4）將熱解后的生物質炭在低溫水蒸氣和空氣中以950℃的溫度，活化時間2小時，可生產活性炭80kg。