基本信息
- 项目名称：
- 固体废弃物流化床资源化技术及其产业化
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系列发明属于应用气固流态化技术处理固体废弃物的技术领域范围，涉及双流化床和外场射流流化床制备颗粒活性炭生产装置。特别适合以农作物秸秆、锯末、城市污水污泥等固体废弃物为原料，采用物理活化法制取颗粒活性炭。
- 详细介绍：
- 1. 发明专利一的装置按功能结构分为生物质裂解循环流化床、分隔分布板式鼓泡流化床、档板活性炭活化流化床、燃气换热器、气液分离器五个功能部分； 2. 发明专利二特征在于引入外场（声场）改善生物质颗粒和生物质焦炭的流化质量，减小生物质聚团尺寸，降低流化床操作气速，调控活性炭粒度和孔隙分布；活化气体二氧化碳经射流管形成射流区，射流区的形成、崩塌以及射流气泡的上升可以有效解决生物质焦的团聚问题。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本发明属于应用气固流态化技术处理固体废弃物的技术领域范围，涉及双流化床和射流流化床制备颗粒活性炭生产装置。本发明装置特别适合以农作物秸秆、锯末、城市污水污泥等固体废弃物为原料，采用物理活化法制取活性炭。发明装置主体结构由循环流化床主体、旋风分离器、液体收集器、固体收集器等器件经过原理可靠性组合构成双流化床和射流流化床制备颗粒活性炭生产装置系统。本发明创新点在于固体废弃物在流化床内连续热解活化制备颗粒活性炭，实现固体废弃物减量化，资源化和无害化处理；其结构原理新颖可靠，操作使用方便灵活，制备的活性炭具有较高的吸附性能，同时富集液体油，节约能源。
科学性、先进性
- 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，寻求设计一种利用生物质和城市污泥等典型的固体废弃物为原料，通过流化床技术炭化、CO2活化制备颗粒活性炭，实现高热值燃气、活性炭和液体燃料的联产，并形成一种生产装置系统。 为了实现上述目的，本发明提供的双流化床和射流流化床制备颗粒活性炭生产装置，可以连续生产高质量颗粒活性炭，利用固体废弃物连续炭化、活化制取活性炭，通过固体废弃物和石英砂连续在循环流化床中炭化，分别采用倾斜分布板鼓泡流化床活化和射流流化床活化，控制颗粒活性炭的粒度及其孔隙分布，实现固体废弃物减量化，资源化和无害化处理。
获奖情况及鉴定结果
- 1.《双射流流化床系列专利技术及应用》通过山东省科技厅组织的科技成果鉴定，达到了国际先进水平，鉴定号：鲁科成（2007第1497号）。 2.《射流流化床流动特性相关基础研究》通过山东省科技厅组织的科技成果鉴定，达到了国际先进水平，鉴定号：鲁科成（2007第1496号）。 3. 《双射流流化床系列专利技术及应用》于2008年获得青岛市技术发明二等奖。 4.“声场射流流化床基础理论研究与应用”山东省研究生优秀科技创新成果奖二等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 技术合作
作品可展示的形式
- 图片，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 固体废弃物流化床资源化技术及其产业化是以固体废弃物为原料，在循环流化床中热解生物质制取焦炭，通过分隔式气体分布板有效分离石英砂和焦炭，分离后的焦炭在倾斜式鼓泡活化流化床或射流流化床中进行活化，在足够的停留时间下制得0.1 mm-3 mm粒度的活性炭，各种质量指标优良。 随着我国经济的高速发展，城市化进程速度不断加快，固体废弃物，特别是城市生活垃圾的产量不断增加，对环境造成的污染日益严重。固体废弃物制备活性炭满足固体废弃物减量化、稳定化、无害化和资源化的要求，符合国家可持续发展战略和大力发展循环经济政策。我国活性炭年产量为20万t以上，年需求量在10万t左右，但活性炭产品约70～80%出口，因此我国活性炭年产量远远不能满足国内活性炭市场的需求。固体废弃物制取活性炭投资主要包括炭化与活化系统、电力设备、配套设备及土建等。成本包括原材料费用、设备维修、设备折旧、人工以及环保等部分。综合多方面考虑，固体废弃物基活性炭比煤基活性炭具有更廉价的原料来源，更高的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 随着我国经济的高速发展，城市化进程速度不断加快，固体废弃物，特别是城市生活垃圾的产量不断增加，对环境造成的污染日益严重。废弃物，特别是木质废弃物和城市污水污泥，制备活性炭满足固体废弃物减量化、稳定化、无害化和资源化的要求，符合国家可持续发展战略和大力发展循环经济政策。 Ehrburger等提出在惰性气体中热处理KOH与含炭材料时，制备出比表面积较大的活性炭。化学活化法活性炭得率较高，孔隙发达，吸附性能好，但此法对设备腐蚀性大，环境污染严重，热解能量循环利用困难，而且活性炭中残留化学药品，在应用方面受到限制。物理活化水蒸气、二氧化碳、空气或它们的混合气体对环境污染小，因其依靠氧化碳原子形成孔隙结构，活化温度较高且活性炭得率低。Kuhl认为，在 900～1100 ℃温度下，对焦炭进行活化，水蒸气活化制得活性炭的BET比表面积高于二氧化碳活化的活性炭。S. K. Ryu指出，与水蒸气活化相比，用二氧化碳活化炭纤维可得到较大微孔体积和较小微孔直径；F. Rodriguez以橄榄核为原料的活化研究认为，二氧化碳活化过程先是开孔，再扩孔，而在水蒸气活化初始阶段就开始扩孔。而且，对于活性炭的活化机理和吸附机理特别是对废水中有机物的吸附有待进一步研究，表面官能团或微晶晶格缺陷与其吸附能力的关系的研究还没有突破性进展。 ChenXiaoge等以新加坡污水污泥处理厂污泥为原料，以氯化锌为活化剂制备出污泥活性炭，并分析了活性炭的物理性质和化学性质。A. Bagreev等以纽约城市污泥为原料，在400～950℃范围内进行热解制备出活性炭吸附剂，并通过氮气吸附、热重分析、电势滴定和傅立叶转换红外光谱对活性炭吸附剂孔结构和表面化学特性进行了大量的研究。 Sébastien Rio等以城市污泥为原料，采用硫酸活化的方法制备污泥活性炭吸附剂，选取浸渍比、活化温度及活化时间等因素考察了吸附剂的表面化学特性、孔结构和吸附特性，并将得到的活性炭吸附剂应用于废水废气的处理。 目前我国活性炭年产量为20万t以上，活性炭的年需求量在10万t左右，但是活性炭产品约70～80%出口，因此我国活性炭年产量远远不能满足国内活性炭市场的需求。目前，国内外生物质活性炭的制备大多数仍停留在固定床或一级流化床阶段，且大多数停留在实验室阶段。
