本实用新型专利技术提供一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的装置。该装置包括螺旋给料装置、预处理搅拌器、热解装置、燃烧装置、蒸汽发生器及煅烧装置。生物质原料通过螺旋给料装置送入预处理搅拌器，搅拌后的生物质原料与蒸汽发生器产生的过热水蒸汽混合后进入热解装置，热解装置析出的可燃气体进入燃烧装置燃烧，燃烧装置燃烧所产生的热烟气加热蒸汽发生器产生过热水蒸气，热解装置下部的灰渣口排出的灰渣进入煅烧装置中煅烧。本实用新型专利技术使用过热水蒸气对生物质原料进行加热和干燥，比同温度热空气烘干生物质原料的方法干燥速度高，从而使系统的热解气体析出速度比常规系统热解气体析出速度和产气热值大大提高。
【技术实现步骤摘要】
一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料 的装置
本技术涉及一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的装 置。
技术介绍
二氧化硅尽管在许多自然资源中是丰富的，但高纯度的无定形二氧化硅却很少在 自然资源中找到。目前已有利用无机材料生产无定形二氧化硅的报道，但其工艺生产成本 高，能耗大，环境污染严重。 除此，也有一些从生物质中提取二氧化硅的方法的报道：如专利ZL02807291. X介 绍了从稻壳中生产高纯度的无定形二氧化硅的工艺，但都没有考虑有机物及能量利用问 题，不能使生物质得到有效的利用。申请公开专利102653406虽然介绍了无氧热解稻壳制 取无定形二氧化硅的工艺方法，通过对原料进行酸洗干燥的预处理手段，破坏木质纤维素 等大分子链结构以促进热解反应，但没有考虑整个工艺系统中生物质原料含水量对热解产 气速度和效率的影响，且热解温度过低易在热解气中产生大分子可凝气体，导致热解气运 输管道、燃烧设备壁面出现焦油凝结等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种加快生物质热解产气速度并获得纳 米级二氧化硅材料的装置及方法。 本技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为： -种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的装置，其特征在于， 它包括螺旋给料装置、预处理搅拌器、热解装置、燃烧装置、蒸汽发生器及煅烧装置；所述螺 旋给料装置输出的生物质原料进入预处理搅拌器，蒸汽发生器产生的过热水蒸汽进入预处 理搅拌器，预处理搅拌器输出的生物质原料与过热水蒸汽进入所述热解装置，所述热解装 置输出的可燃气体进入燃烧装置，所述燃烧装置输出的热烟气进入蒸汽发生器，所述热解 装置下部的灰渣口排出的灰渣进入所述煅烧装置。 上述方案中，所述蒸汽发生器为电蒸汽发生器、燃油蒸汽发生器或燃气蒸汽发生 器。 上述方案中，所述蒸汽发生器为燃油蒸汽发生器。 上述方案中，所述燃油蒸汽发生器包括腔体以及设置在腔体内的自下而上依次设 置的蛇形盘管、饱和沸腾水箱及双路翅片过热盘管。 本技术的有益效果： 1)本技术是一种利用过热水蒸气对生物质原料进行预处理后，加快生物质原 料热解析出可燃气体量、并获得纳米级二氧化硅材料的综合利用技术，特征为通过余热产 生的水蒸气将生物质原料快速加热干燥后，在60(T80(TC区间内进行快速无氧热解，破坏生 物质中的纤维素、半纤维素、木质素等大分子链，快速析出高热值热解气体燃烧后通入余热 蒸汽发生器，产生的水蒸气得到循环利用；热解的剩余固体灰渣通过有氧煅烧，进一步去除 残留含碳杂质，最后处理回收获得小于100纳米级的二氧化硅工业材料。 2)水蒸气是由热解反应后的烟气余热加热产生的，既循环利用了烟气余热，也解 决了由于常规生物质原料(主要为稻壳）含水量较高，消耗热解反应的热量、导致热解速度 和效率降低的问题，同时减少了热解生物质原料(主要为稻壳）过程中焦油产生。 3)过热水蒸汽干燥原料的手段虽然在化工、医药、食品及农副产品等加工行业得 到广泛地应用，但是在本技术所述的生物质能源利用
，尚无使用过热水蒸汽 干燥生物质原料的案例；现有的过热水蒸汽干燥工艺在系统启动时，需要额外的燃气或其 他能源对锅炉、等离子吹管等设备辅助整个系统稳定运行，而本技术利用的是采用系 统内部的生物质热解气体燃烧废气的余热生产蒸汽，制造蒸汽的能量来源不同，系统能量 利用的效率也得到提高，与传统余热循环系统利用技术的目的和用途也是不相同的。同时 可以获得无定形二氧化硅材料产品。 【附图说明】 图1为本技术实施例提供的加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化 硅材料的装置的结构示意图。 图2为图1中的蒸汽发生器的结构示意图。 图3为本技术实施例1的SEM图。 图4为本技术实施例1和实施例2以及生物质原料的XRD图。 图中，1-螺旋给料装置，2-预处理搅拌器，3-热解装置，4-蒸汽发生器，5-煅烧装 置，6-燃烧装置，7-蛇形盘管、8-饱和沸腾水箱，9-双路翅片过热盘管，10-腔体。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术作进一步的描述，当然下述实施例不应理解 为对本技术的限制。 实施例1 如图1和图2所示，其为本实施例提供的一种加快生物质热解产气速度并获得纳 米级二氧化硅材料的装置，它包括螺旋给料装置1、预处理搅拌器2、热解装置3、燃烧装置 6、蒸汽发生器4及煅烧装置5。生物质原料通过螺旋给料装置1送入预处理搅拌器2,搅拌 后的生物质原料与所述蒸汽发生器4产生的过热水蒸汽混合后进入热解装置3,热解装置3 析出的可燃气体进入燃烧装置6燃烧，燃烧装置6燃烧所产生的热烟气加热蒸汽发生器4 产生过热水蒸气，热解装置3下部的灰渣口排出的灰渣进入所述煅烧装置5中煅烧。该蒸 汽发生器4可以为电蒸汽发生器、燃油蒸汽发生器或燃气蒸汽发生器。在本实施例中，该蒸 汽发生器4为燃油蒸汽发生器。该燃油蒸汽发生器包括腔体10以及设置在腔体10内的自 下而上依次设置的蛇形盘管7、饱和沸腾水箱8及双路翅片过热盘管9。 本实施例还提供一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的方 法，其包括以下步骤： 1)将稻壳经简单筛选水洗，去除稻壳中的泥土等杂质，将稻壳通过螺旋给料装置1 输送到预处理搅拌器2内，与来自后段工艺的水蒸气充分混合干燥加热。 2)混合物料送入热解装置3中，于无氧环境的800°C区间内热解，迅速产生热解气 送入燃烧装置6放热； 3)余热烟气进入蒸汽发生器4产生120°C过热水蒸气，引回前端的预处理搅拌器 2混合干燥生物质原料； 产生过热水蒸气的具体步骤为：热解气体燃烧反应后的烟气通入蒸汽发生器4 中，冷水自下而上经过蛇形盘管7、饱和沸腾水箱8、双路翅片过热盘管9三段加热至得到过 热水蒸气； 4)热解后的固体灰渣产物送入煅烧装置5,在800°C下在有氧气氛中进行煅烧，煅 烧后的固体产物即稻壳灰，研磨即得小于l〇〇nm的纳米级二氧化硅材料。 将上述热解步骤产生的热解气经煤气分析仪测试，而得：其组分有C0、C02、H 2、CH4、 C2H2、C2H 4、C2H6、C3H8、或C 3H1q中的一种或者任意两种以上的混合。 在热解装置3处采用热重分析仪在线检测干燥后生物质物料的失重曲线得到热 解气析出速度，同时采用气体分析仪实时检测析出的热解气体热值。本实施例的热解气体 析出速度比常规系统热解气体析出速度提高20%，且获得的热解气热值较常规热解方式的 产气热值提高10%。 将最终得到的无定形纳米二氧化硅进行扫描电镜和XRD测试，分别见图3和图4。 可见：二氧化娃为圆球形颗粒，粒径均小于lOOnm，颗粒之间比较松散；通过XRD图谱可以看 出，无明显特定结晶衍射峰，因而产物二氧化娃为无定形结构。 实施例2 本实施例提供一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的方法， 其包括以下步骤： 1)将稻壳经简单筛选水洗，去除稻壳中的泥土等杂质，将稻壳通过螺旋给料装置1 输送到预处理搅拌器2内，与来自后段工艺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的装置，其特征在于，它包括螺旋给料装置、预处理搅拌器、热解装置、燃烧装置、蒸汽发生器及煅烧装置；所述螺旋给料装置输出的生物质原料进入预处理搅拌器，蒸汽发生器产生的过热水蒸汽进入预处理搅拌器，预处理搅拌器输出的生物质原料与过热水蒸汽进入所述热解装置，所述热解装置输出的可燃气体进入燃烧装置，所述燃烧装置输出的热烟气进入蒸汽发生器，所述热解装置下部的灰渣口排出的灰渣进入所述煅烧装置。
【技术特征摘要】
1. 一种加快生物质热解产气速度并获得纳米级二氧化硅材料的装置，其特征在于，它 包括螺旋给料装置、预处理搅拌器、热解装置、燃烧装置、蒸汽发生器及煅烧装置；所述螺旋 给料装置输出的生物质原料进入预处理搅拌器，蒸汽发生器产生的过热水蒸汽进入预处理 搅拌器，预处理搅拌器输出的生物质原料与过热水蒸汽进入所述热解装置，所述热解装置 输出的可燃气体进入燃烧装置，所述燃烧装置输出的热烟气进入蒸汽发生器，所述热解装 置下部的灰渣口排出的灰渣进入所述煅烧装置。2. 如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈义龙，张岩丰，韩旭，李宏，陶磊明，
申请(专利权)人：中盈长江国际新能源投资有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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