物理活化生物炭装置

1.本实用新型涉及活性炭领域，特别涉及一种物理活化生物炭装置。


背景技术：

2.生物质能作为世界第四大能源，对可再生能源的开放和未来世界的可持续发展具有重要意义。当前生物质能平均利用率不到40％，且大多不能合理利用，如何实现对生物质能的高效、高值利用成为当前研究的重点之一。其中，通过更加绿色、环保、低成本的方式制备高孔隙、高活化率的多孔碳是实现生物质资源高值利用的一种重要途径。
3.常见的多孔炭制备方法包括：物理活化法、化学活化法、物理化学耦合活化法。物理活化法常用的活化气体为水蒸气、二氧化碳、空气、烟道气等，其活化工艺简单、对环境污染小，但活化时间长、温度高、活化设备较复杂。化学活化法常用的活化剂有氢氧化钾、磷酸、氯化锌、碳酸钾等，其活化温度低、活化时间短，活性炭的产率高，比表面积大，但大多化学活化剂对设备存在腐蚀行为，对环境不友好。目前大多数的水蒸气活化所使用的设备，存在流量控制不精准，实验结果偏差大，活化效率低的缺点。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种能够对流量进行控制、保证实验结果精确、活化效率高的物理活化生物炭装置。
5.根据本实用新型的第一方面实施例的一种物理活化生物炭装置，包括
6.活化炉；
7.供水装置，所述供水装置包括用于提供水汽的水汽源和连通所述水汽源和所述活化炉的水汽管道；
8.供气装置，所述供气装置包括用于提供保护气的保护气源、对所述保护气源进行流量控制的流量计和连接所述保护气源和所述活化炉的保护气管道；
9.其中，所述活化炉设置有进炉管道和连接所述进炉管道、所述水汽管道和所述保护气管道的三通阀，所述进炉管道的一端设置有雾化装置。
10.根据本实用新型第一方面实施例的一种物理活化生物炭装置，至少具有如下有益效果：本实用新型的一种物理活化生物炭装置，包括活化炉、供水装置和供气装置，供水装置包括水汽源和水汽管道，供气装置包括保护气源、流量计和保护气管道，活化炉设置有进炉管道和三通阀，三通阀对进炉管道、水汽管道和保护气管道进行连接，三通阀能够对活化炉的进气和进水进行控制，实现对活化炉进料的调控；保护气管道设置有流量计，流量计能够对保护气源的保护气流量进行控制，实现对流量的精确控制，保证实验结果精确；进炉管道的一端的设置有雾化装置，雾化装置能够将水汽雾化，使水汽以连续均匀雾状的状态流出，使活化炉内水蒸气饱和，而且实现了炭的均匀活化，提高了活化的效率。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述活化炉包括炉体、用于放置原料的石英管、设置在所述石英管两端的法兰。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述雾化装置为设置在所述进炉管道端部的雾化喷头。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述水汽源设置为注射泵。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述保护气源设置为氮气气源。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述保护气源设置为二氧化碳气源。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述保护气源设置为氦气气源。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述保护气源设置有多个，每个所述保护气源均设置有所述保护气管道和所述流量计，所述保护气源、所述保护气管道和所述流量计一一对应。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述活化炉还设置有尾气排放管道。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述活化炉的末端还设置有尾气吸收罐，所述尾气吸收罐设置在所述尾气排放管道的下方。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是本实用新型一实施例的物理活化生物炭装置的结构示意图；
23.图2是本实用新型另一实施例中设置有多个保护气源的结构示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右、内、外等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
27.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、装配、配合等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
28.下面参照图1至图2描述本实用新型实施例的一种物理活化生物炭装置。
29.本实用新型实施例的一种物理活化生物炭装置，如图1至图2所示，包括活化炉、供水装置和供气装置，供水装置包括用于提供水汽的水汽源110和连通水汽源110和活化炉的
水汽管道120，水汽源110用于提供水汽，水汽管道120设置在水汽源110和活化炉之间，水汽管道120对水汽进行输送，将水汽从水汽源110输送到活化炉中，对活化炉中的炭进行活化。供气装置包括用于提供保护气的保护气源210、对保护气源210进行流量控制的流量计230和连接保护气源210和活化炉的保护气管道220，保护气源210用于提供保护气，保护气管道220设置在保护气源210和活化炉之间，保护气管道220对保护气进行输送，将保护气从保护气源210输送到活化炉中，在活化炉中营造保护气氛，保证活化的顺利进行。活化炉设置有进炉管道320和连接进炉管道320、水汽管道120和保护气管道220的三通阀310，三通阀310对进炉管道320、水汽管道120和保护气管道220进行连接，进炉管道320对水汽和保护气进行输送，三通阀310能够对活化炉的进气和进水进行控制。保护气管道220设置有流量计230，流量计230能够对保护气源210的保护气流量进行控制，实现对流量的精确控制，保证实验结果精确；进炉管道320的一端的设置有雾化装置330，雾化装置330能够将水汽雾化，使水汽以连续均匀雾状的状态流出，使活化炉内水蒸气饱和，而且实现了炭的均匀活化，提高了活化的效率。
30.根据本实用新型的一些实施例，活化炉包括炉体360、用于放置原料的石英管340、设置在石英管340两端的法兰350。石英管340用于放置原料，石英管340的两侧设置有法兰350，法兰350对石英管340两端进行密封。石英管340固定设置在炉体360上，进炉管道320与石英管340连通，水汽通过进炉管道320直接通到高温区域，达到瞬间汽化效果。进炉管道320的一端设置有雾化装置330，雾化装置330设置在石英管340内，雾化装置330将水汽雾化，使水汽以连续均匀雾状的状态流出，使石英管340内的水蒸气饱和，对石英管340内的炭进行活化，实现炭的均匀活化，提高了活化的效率。
31.根据本实用新型的一些实施例，雾化装置330为设置在进炉管道320端部的雾化喷头。雾化喷头能够使水汽雾化，形成直径很小的液雾，以增加水汽与炭的接触面积，使水汽与炭充分接触，实现炭的均匀活化，提高了活化的效率。
32.根据本实用新型的一些实施例，水汽源110设置为注射泵。液态水通过注射泵按照设置好的总水量与流速定时定量添加，可通过调节总水量与添加速率实现孔径的调节，对活化的效果进行调控。注射泵的设置能够实现对水汽的定时定量和特定速率控制，对水汽流量进行精确控制，保证实验结果精确。
33.根据本实用新型的一些实施例，保护气源210设置有多个，每个保护气源210均设置有保护气管道220和流量计230，保护气源210、保护气管道220和流量计230一一对应。多个保护气源210通过多个保护气管道220连接混合形成混合气，实现混合气活化。多个保护气源210的设置，可以实现水汽、空气、氮气、二氧化碳、氩气等多种气体同时通入，各路气体流量分别通过流量计230控制，通过多个保护气源210的设置能够模拟特定气体环境，比如通过定量通入各类气体来模拟工业尾气、烟气等特定气体成分，提高物理活性生物炭装置的适用性。可以理解的是，在一些实施例中，保护气源210设置为氮气气源。在一些实施例中，保护气源210设置为二氧化碳气源。在一些实施例中，保护气源210设置为氦气气源。
34.根据本实用新型的一些实施例，活化炉还设置有尾气排放管道410。活化炉的尾端设置有尾气排放管道410，尾气排放管道410用于排放尾气，将活化炭产生的尾气进行排放，保证活化炉内的良好气体氛围。具体地，在一些实施例中，活化炉的末端还设置有尾气吸收罐420，尾气吸收罐420设置在尾气排放管道410的下方，尾气吸收罐420对尾气排放管道410
排出的尾气进行尾气吸收处理，净化环境，减少大气污染。
35.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。