专利名称：一种有机废物制取活性炭一体化装置及方法
技术领域：
本发明属于有机固体废弃物利用热解方法制取活性炭技术领域，涉及一种有机废 物制取活性炭一体化装置，特别涉及到利用有机固体物包括工业有机废物、生物质、煤、油 田含油污泥、城市污泥、普通废弃物、废塑料、废橡胶、垃圾衍生燃料等固体有机物制取活性 炭的一体化装置和方法。
背景技术：
有机固体废弃物种类繁多，产量巨大，储量丰富，对其进行能源回收具有重要意 义。活性炭是一种微细孔发达、比表面积巨大、吸附能力强的炭，已被广泛应用到各个方面。 通过对有机固体废弃物的热解，进而制取经济价值较高的活性炭是固体废弃物资源化利用 的重要方向之一。目前固体废物制取活性炭的炉型主要有固定床、流化床、鼓泡床等类型，活性炭的 制备主要以批次量生产为主。连续性的生产工艺并不多见。这些炉型及工艺的活性炭生产 存在很多问题，其主要表现为固定床虽然具有操作简单等特点，但物料在热解过程中的传 热与传质特性较差，热解反应效率较低，热解可燃气体产量小、热值低，焦油产量大，焦炭产 量小等；流化床与鼓泡床具有物料与床砂接触充分，传热性能好等特点，但由于其在运行过 程中需要以惰性气体为介质吹动床料形成流化态，在固体废弃物的热解过程中费用昂贵， 工业上难以实现；以批次生产工艺生产活性炭存在效率低下、产量低等问题。
发明内容
本发明提供一种有机废物制取活性炭一体化装置及方法，该装置方法通过对有机 固体废弃物进行热解，产生热解焦炭，进而对热解焦炭进行高温活化，达到一体化连续生产 活性炭的目的。本发明的技术方案如下本发明的有机废物制取活性炭一体化装置由热解床反应器和活化床反应器组成。 其中热解床反应器包括保温层、调速电机、螺杆、搅拌杆、螺旋形叶片、热电偶、螺旋形烟道 和储气罐；其中活化床反应器由调速电机、搅拌杆、热电偶、螺旋形叶片、螺杆和保温层组 成。热解床反应器外部安装有螺旋形烟道，螺旋形烟道环绕热解床反应器管炉外壁 面，该螺旋形烟道外壁面包有保温层。高温烟气从螺旋形烟道一侧进入烟道内，为热解反应 炉体提供热量，尾气经过换热后变成冷烟气，从螺旋形烟道另外一侧排出。在热解床反应器 内部安装有螺旋进料装置，该装置的作用只要是推送反应物料向前推进。在热解床反应器 中，不锈螺杆内置于中心位置，螺杆一端与调速电机相连接，电机速率可调，通过电机的运 转带动反应器内部叶片的转动，从而起到对反应物料的搅动作用。搅拌杆等距离、等角度安 装在螺旋叶片之间，搅拌杆的数量为若干个。搅拌杆的作用增大是在螺旋形叶片推动物料 向出口方向推动的过程中对物料起到搅拌的作用。热解床反应器内的螺杆上安装有螺旋形叶片，在热解反应器的外部安装有螺旋形烟道，热烟气从螺旋形烟道的热烟气进口进入，为 热解床反应器提供热量，经过换热后冷烟气从出气口排出。在螺旋形烟道外层用保温棉缠 绕，形成保温层。螺杆与热解床反应器之间密封。物料经过热解反应器后进入活化床反应器。活化床反应器的结构和热解床反应器 相类似，不同之处是活化床反应器没有螺旋烟道装置。大于1000°c的高温过热水蒸汽从活 化床的进口处一端进入活化床，与从热解床进入活化床的物料反应，置于活化床内部的螺 旋形进料器推动物料向出口处推进，在推动的过程中搅拌杆搅拌物料增强反应，反应产生 的气体从活化床的排气口排出。根据实际情况，可以增加多个相同的活化床以增加活化时 间。在经过螺旋形烟道壁面加热后，有机固体废弃物经过进料口进入，在叶片的搅动 作用下，有机固体废弃物发生热解反应，产生成分为h2、CO、co2、ch4、c2-c3、多碳的大分子 气态物质以及焦炭，气态物质通过排气孔排出反应器，经过冷凝、分离后形成焦油和可燃气 体。热解反应形成的焦炭类物质在叶片的搅拌作用下，逐渐从出口处排除系统。在高温过 热水蒸汽的作用下，焦炭在活化床内发生活化反应生成活性炭，反应产生的气体经过排气 孔排出系统。根据实际情况，可以增加多个相同的活化床以增加活化时间。本发明的效果和益处是热解床反应器和活化床反应器装置具有结构简单、布局 紧凑、操作简单、安全高效，物料混合均勻，反应效率高以及可连续生产等优点。通过螺旋形 叶片和搅拌杆的对物料的搅动，达到并解决了热解活化一体化连续生产活性炭的问题。
附图是外热式翻转床热固载体热解析装置示意图。图中1调速电机；2出气口管；3搅拌杆；4热电偶；5螺旋叶片；6出料口 ；7高温 蒸汽进气口 ；8螺杆；9活化床反应器；10保温层；11保温层；12调速电机；13螺杆；14热解 床反应器；15尾气出气口； 16进料口； 17搅拌杆；18螺旋叶片；19热电偶；20螺旋形烟道； 21热烟气进口 ；22热解产气出口 ；23储气罐。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细说明本发明的实施例。实施案例本发明的有机废物制取活性炭一体化装置由热解床反应器14和活化床反应器9 组成。其中热解床反应器14由保温层11、调速电机12、螺杆13、搅拌杆17、螺旋形叶片18、 热电偶19、螺旋形烟道20和储气罐23组成；活化床反应器9由调速电机1、搅拌杆3、热电 偶4、螺旋形叶片5、螺杆8、保温层10组成。在热解床反应器14中，不锈螺杆13内置于中心位置，螺杆13 —端与调速电机12 相连接，热解床反应器14内的螺杆13上安装有螺旋形叶片18，在热解反应器的外部安装有 螺旋形烟道20，热烟气从螺旋形烟道20的热烟气进口 21进入，为热解床反应器14提供热 量，经过换热后冷烟气从出气口 15排出。在螺旋形烟道20外层用保温棉缠绕，形成保温层 11。螺杆13与热解床反应器14之间密封。物料从进料口 16进入反应器14内开始反应， 在螺旋形叶片18的推动作用下逐渐排出进入活化床反应器，热解床反应器14内产生的热解气体从出气口 22处排出并进入储气罐23。反应生成的焦炭以及残渣等物质在螺旋形叶 片的推动下排出热解床反应器14，进入活化床反应器9。在调速电机1的作用下，焦炭被螺 旋形叶片5推向活化床反应器出口 6。在此过程中，高温过热水蒸汽从进气口 7进入活化床 反应器9，高温水蒸汽与焦炭发生活化反应生成活性炭，反应产生的气体从出气口 2排出。
根据热电偶检测的反应温度，调节进料量和电机转速，保持热解床反应器14内的 温度和活化床反应器9的温度分别稳定在600-800°C和700-1000°C范围之间的某一温度。 反应炉内螺杆和螺旋形叶片采用耐高温不锈钢材料。整个反应炉应具有良好的保温性能， 防止热量损失造成反应温度下降。
权利要求
一种有机废物制取活性炭一体化装置，其特征在于一体化装置由热解床反应器(14)和活化床反应器(9)组成；其中热解床反应器(14)由保温层(11)、调速电机(12)、螺杆(13)、搅拌杆(17)、螺旋形叶片(18)、热电偶(19)、螺旋形烟道(20)和储气罐(23)组成；活化床反应器(9)由调速电机(1)、搅拌杆(3)、热电偶(4)、螺旋形叶片(5)、螺杆(8)、保温层(10)组成；在热解床反应器(14)中，不锈螺杆(13)内置于中心位置，螺杆(13)一端与调速电机(12)相连接，热解床反应器(14)内的螺杆(13)上安装有螺旋形叶片(18)，在热解反应器的外部安装有螺旋形烟道(20)，热烟气从螺旋形烟道(20)的热烟气进口(21)进入，为热解床反应器(14)提供热量，经过换热后冷烟气从出气口(15)排出；在螺旋形烟道(20)外层用保温棉缠绕，形成保温层(11)；螺杆(13)与热解床反应器(14)之间密封；物料从进料口(16)进入反应器(14)内开始反应，在螺旋形叶片(18)的推动作用下逐渐排出进入活化床反应器，热解床反应器(14)内产生的热解气体从出气口(22)处排出并进入储气罐(23)；反应生成的焦炭以及残渣等物质在螺旋形叶片的推动下排出热解床反应器(14)，进入活化床反应器(9)；在调速电机(1)的作用下，焦炭被螺旋形叶片(5)推向活化床反应器出口(6)；在此过程中，高温过热水蒸汽从进气口(7)进入活化床反应器(9)，高温水蒸汽与焦炭发生活化反应生成活性炭，反应产生的气体从出气口(2)排出。
2.利用权利要求1所述装置的方法，其特征在于有机固体废弃物从热解床反应器的进料口进入热解床反应器；高温烟气从螺旋形烟道 一侧进入烟道内，为热解反应炉体提供热量，尾气经过换热后变成冷烟气，从螺旋形烟道另 外一侧排出；物料经过热解反应器后进入活化床反应器；大于1000°C的高温过热水蒸汽从 活化床的进口处一端进入活化床，与从热解床进入活化床的物料反应，置于活化床内部的 螺旋形进料器推动物料向出口处推进，在推动的过程中搅拌杆搅拌物料增强反应，反应产 生的气体从活化床的排气口排出；增加多个相同的活化床来增加活化时间；在经过螺旋形烟道壁面加热后，有机固体废弃物经过进料口进入，在叶片的搅动作用 下，有机固体废弃物发生热解反应，产生成分为H2、CO、C02、CH4、C2-C3、多碳的大分子气态 物质以及焦炭，气态物质通过排气孔排出反应器，经过冷凝、分离后形成焦油和可燃气体; 热解反应形成的焦炭类物质在叶片的搅拌作用下，逐渐从出口处排除系统；在高温过热水 蒸汽的作用下，焦炭在活化床内发生活化反应生成活性炭，反应产生的气体经过排气孔排 出系统；增加多个相同的活化床来增加活化时间。
全文摘要
本发明涉及一种有机废物制取活性炭一体化装置及方法，其特征是有机废物制取活性炭一体化装置分为热解床反应器和活化床反应器两个部分。该装置外部安装有螺旋形烟道，高温烟气从螺旋形烟道一侧进入烟道内。在热解床反应器内部安装有螺旋进料装置。该反应器由电机、螺杆、螺旋形叶片和搅拌杆组成。搅拌杆等距离、等角度安装在螺旋叶片之间，搅拌杆的数量为若干个。物料经过热解反应器后进入活化床反应器。活化床反应器的结构和热解床反应器相类似。高温过热水蒸汽从活化床的进口处一端进入活化床，与从热解床进入活化床的物料反应，置于活化床内部的螺旋形进料器推动物料向出口处推进。通过增加多个相同的活化床以增加活化时间。
文档编号C01B31/08GK101850967SQ20091031017
公开日2010年10月6日 申请日期2009年11月21日 优先权日2009年11月21日
发明者李爱民, 毛燎原, 王东旭, 高宁博 申请人:大连理工大学