一、方案目标

1. 同一台不锈钢炉管式炉（310S）兼容 4 类典型生物质碳源：
   • 椰壳炭（颗粒 2-4 mm）
   • 松子壳炭（片状 ≤3 mm）
   • 竹屑/竹片炭（0.5-2 mm / 20×5×1 mm）
   • 液化木基活性碳纤维（毡状，面密度 80-150 g/m²）
2. 活化介质：CO₂、水蒸气单独或混合使用；主温度窗口 650-800 ℃。
3. 产物指标统一满足锂电/钠电负极硬碳载体要求：
   • BET 1800-2500 m²/g
   • 微孔占比 ≥60 %
   • 首次库仑效率 ≥75 %（经后续 CVD 包覆）

二、设备平台概述

三、四原料工艺卡片（一键调用）

四、关键模块设计

1. 310S 不锈钢炉管

• 壁厚 3 mm，耐压 0.45 MPa 水压测试；内镜面 Ra≤0.8 µm，减少纤维挂丝。
• 尾部 30° 锥形收口 + φ25 mm 快拧料口，兼顾颗粒排料与纤维抽卷。

2. 双介质活化进气

• CO₂ 路：MFC 控制，精度±1 %，快速切断阀＜1 s。
• 水蒸气路：316L 蒸发器 20 g/min，PID 200 ℃过热，伴热管 180 ℃。
• 炉头混合腔，3 点径向注入，避免局部过烧。

3. 颗粒-纤维两用支架

• 颗粒：310S 扬料板+炉管旋转，0-10 rpm 变频。
• 纤维：可抽插 310S 框架，幅宽 200 mm，张力辊自动调节，防止高温收缩断裂。

4. 在线监测与闭环

• CO/CO₂/H₂ 红外分析仪，每 5 s 记录，计算实时烧失率 R=Δm/m₀。
• 当 R≥设定上限，自动降低水蒸气流量 10 %，保证孔结构可控。

5. 尾气与冷凝

• 两级螺旋冷凝器+碱洗塔，去除酸性气体，回收焦油。
• 防爆膜+阻火器，确保系统安全。

五、标准操作（SOP 通用模板）

1. 装料
   • 颗粒：500-2000 g 置于 310S 网管，推入恒温区。
   • 纤维：卷绕在框架，插入导轨，张力 5 N。
2. 检漏
   • 抽真空≤50 Pa，5 min 压升≤0.3 Pa/min。
3. 升温+预碳化
   • 5-8 ℃/min→450-500 ℃，N₂ 300 mL/min，30 min。
4. 切换活化
   • 达到活化温度后，通入 CO₂/水蒸气，按卡片比例执行。
5. 结束与冷却
   • 先停活化介质，继续 N₂ 吹扫至 ≤200 ℃，防止氧化。
6. 出料
   • 颗粒：反转炉管 5 rpm，自动排料。
   • 纤维：抽出框架，直接卷收。

六、注意事项（四原料通用）

• 纤维升温≤8 ℃/min，防止收缩断裂。
• 水蒸气通入前炉温≥500 ℃，避免冷凝水斑蚀。
• CO₂ 活化后需 N₂ purge ≥10 min，防止停炉回火。
• 每批结束 800 ℃空烧 10 min，清除积碳，保持钝化膜。
• 310S 焊缝半年一次染料探伤，裂纹≤1 mm 可补焊。

七、产物典型指标