小型生物质热解碳化活化系统：高校/科研院所或初创碳材料企业“小型生物质热解-碳化-活化一体化系统”技术方案
小型生物质热解碳化活化系统面向高校/科研院所或初创碳材料企业的“小型生物质热解-碳化-活化一体化系统”技术方案，处理量5–20 kg h⁻¹（干基），占地仅6–8 m²，插电即用，可作为工艺验证、碳材料小试及教学示范平台
一、系统概述名称：
小型连续式生物质热解碳化活化系统。
额定能力：
5–20 kg h⁻¹（稻壳/木屑），炭得率25–30%，活化后比表面积600–1000 m² g⁻¹。
最高温度：
950℃（连续运行≤900℃）。
加热方式：
电加热（24 kW，分3区独立控温）。
炉管规格：
Φ150×2000 mm，1Cr25Ni20Si2耐热钢，壁厚6 mm，内衬3 mm氧化铝挡料螺旋。
占地/重量：
3200×1800×1800 mm（长×宽×高），整机1.3 t，带福马轮可推移。
二、核心模块
| 模块 | 关键参数 | 功能亮点 |
|---|---|---|
| 1. 变频进料 | 单螺杆+氮气吹扫，0–30 kg h⁻¹无级调 | 防止空气漏入，回火安全 |
| 2. 三温区回转炉 | 预热区/碳化区/活化区，各8 kW | 纤维炉衬热惯性小，20 min可升温至800℃ |
| 3. 蒸汽/CO₂活化 | 外置2 kW电蒸汽发生器（6 kg h⁻¹）+质量流量计 | 水碳比0.5–1.2在线可调 |
| 4. 冷却+收炭 | 水冷螺旋+氮气保护，出炭温度≤60℃ | 避免高温自燃 |
| 5. 可燃气燃烧 | 比例-积分-微分（PID）燃烧器，850℃×1 s | VOCs焚毁率＞99.9% |
| 6. 尾气洗涤 | 碱洗塔+活性炭纤维罐，H₂S＜5 mg m⁻³，粉尘＜10 mg m⁻³ | 直接室内排放 |
| 7. 电控系统 | 15"触控 |
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三、典型工艺流程
原料（≤10 mm，含水≤12%）→ 变频螺杆 → N₂吹扫密封 → 450℃预热（30 min）→ 650℃碳化（40 min）→ 800–850℃水蒸气活化（20–30 min）→ 水冷螺旋出炭 → 可燃气燃烧 → 碱洗排放。
四、性能指标
| 指标 | DEMO测值（稻壳） |
|---|---|
| 炭得率 | 27%（干基） |
| 碳含量 | 76–78% |
| 灰分 | 15–17% |
| 比表面积（BET） | 780 m² g⁻¹（水蒸气活化30 min） |
| 碘吸附值 | 850 mg g⁻¹ |
| 可燃气热值 | 12–14 MJ Nm⁻³ |
| 系统电耗 | 0.8–1.0 kWh kg⁻¹（炭） |
| 冷却水循环量 | 0.5 m³ h⁻¹（常温闭环） |
高校/研究所：生物质炭、活性炭、超级电容炭小试；
企业研发中心：秸秆/果壳高值化工艺包开发；
科普/教学：一体化透明流程演示，支持10 kW以下校园电网。
生物质热解碳化活化系统：桌面级一体化系统（≤2 kg h⁻¹，7 kW）
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外形与占地
1600×700×1200 mm（含尾气洗涤塔），整机≤200 kg，带4个万向轮，可进电梯、通风橱。 -
炉管与温区
Φ100×600 mm，310S不锈钢，壁厚3 mm；单温区，电热丝环形内嵌，有效恒温区400 mm。 -
加热与功耗
220 V单相供电，峰值7 kW；30 min升至800℃；炉表＜55℃。 -
进料系统
微型双螺杆+0.75 L小型料斗，变频0–5 kg h⁻¹，氮气微正压0.05 MPa密封。 -
工艺参数（木屑为例）
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处理量：1–2 kg h⁻¹（含水≤10%）
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碳化温度：550℃
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停留时间：20–60 min（无级调速）
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炭得率：30–33%，碳含量＞75%
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比表面积：250–350 m² g⁻¹（未活化）
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活化模块（可选）
外置500 W微型蒸汽发生器+CO₂钢瓶，800℃、20 min即可到600 m² g⁻¹。 -
出料与冷却
水冷双夹层不锈钢螺旋，出炭温度＜40℃，收灰盒0.5 L，快拆卡箍。 -
尾气处理
微型陶瓷燃烧器（650℃）+活性炭纤维罐，TVOC去除率＞95%，可直接室内排放。 -
电控与安全
7"触控屏，PID；标配超温、断偶、门开关断电；USB导出温度曲线。
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