CN101214956A - 内外热结合的二级连续式活性炭生产方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种内外热结合的二级连续式活性炭生产装置，有机架(13)、炉体(5、10)、尾气处理和负压装置(1)、进料出料装置(3、12)，动力及其传动部件(6)，炉体分为炭化炉(5)与活化炉(10)，均为倾斜安装的转炉，两炉间有热气流道(9)与落料管(8)将两炉连通，活化炉下方有燃烧室(11)，本装置用锯木(竹)屑为原料制作活性炭，通过如下步骤进行：木屑的前期处理、开动电机、进料与点火、炭化与活化、出碳与后处理。用本方法生产活性炭，具有加热均匀、反应均匀而充分，不易在炉内壁结壁和木屑结球、结块，产品得率高、品质好，余热充分利用因而显著节能，氯化锌可反复利用而损耗小，废气排放小，炉子的制作成本低，有利于推广应用等优点。

Description

内外热结合的二级连续式活性炭生产方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种活性炭生产方法及其装置，尤其是主要用竹、木屑为原料的既用外热源又利用内热的炭化炉与活化炉分离的连续式活性炭生产方法及其装置。
背景技术
利用氯化锌、磷酸等化学品与木(竹)屑混合进行活化来生产活性炭，广泛采用平板炉生产，木屑铺在平板上，用烟道供热，贴板的下层木屑受热大，中层其次，上层受热最小，需不断用小耙翻动木屑，工作强度大，工效低，铺在平板炉不同部位的木屑，受热不匀，使原料的反应也不均匀，不充分，影响产品的得率和质量。在生产实践中，有应用倾斜安装的回转炉来生产活性炭，将炭化和活化过程置于同一炉膛中进行，热的利用不充分，余热逸散损失，单一的外热式高温加热，原料易结壁、滚动结球、结块，影响产品质量。外热式卷炉也存在着结壁、结球、结块的问题。
CN2467497公告了舒保华先生的“生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉”专利技术，多级串联炉各对应于不同的加温段，进行不同的化学反应，调节方便，得率与品质较好，但炉子多级，设备成本高。
CN1058944公开了成刚先生的“密封卧式活性炭纤维碳活化炉”，要求绝对密封，制作难度大。
CN2937845公告了山西新华化工有限责任公司的“一种活性炭炭化炉尾气余热利用装置”，将尾气充分燃烧的热量转换成热蒸气再利用，需专门增添一个余热回收器，额外地增加了制作成本。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，设计出一种封闭式因而受热相对均匀、反应也均匀而充分，使活性炭得率高、品质好的，能将活化中的余热在炭化炉中再利用的、炭化与活化炉分离的，制作难度小、成本低的，内外热结合的二级连续式活性炭生产方法及其装置。
本发明的目的通过如下措施来实现：它包含有机架、炉体、尾气处理和负压装置、进料装置、出碳口、动力及其传动部件、燃烧室、测温计，炉体分为炭化炉与活化炉。两炉均倾斜安装，且有热气流道与落料管将两炉连通，炭化炉处于高位，活化炉处于低位，两炉的内壁上均固定有导流板，两炉由托轮支撑，由动力及其传动部件带动旋转，炭化炉的最高端安装有尾气处理和负压装置以及进料装置，活化炉的最低端为出碳口，活化炉的外周为热气流道，下方有燃烧室，两炉外有保温层。
所说的测温计为热传感器，分装于炭化炉的两端与活化炉中部的热气流道上；所说的燃烧室为燃气燃烧室；所说的负压装置是抽气机。
用本内外热结合二级连续式活性炭生产装置生产活性炭按如下步骤进行：
(1)木屑的前期处理：筛选去杂，选6-40目粒径木屑，晒干至含水率为20％-30％，在PH＝2的氯化锌盐酸溶液中浸渍4-8小时，或磷酸中浸渍，沥干后集中在一起，为进料作好准备。
(2)开动电机、进料与点火：电机为调速电机，分别带动抽气机抽气、进料装置进料，炭化炉和活化炉转动，进料装置为输送带、绞龙、翻斗式送料机中任选，以相对封闭的管式绞龙优选。开动四台调速电机后，抽气机、绞龙开始工作两炉开始转动，与此同时在燃烧室点火，木屑进入炭化炉。
(3)炭化与活化：在倾斜安装和导流板的共同作用下，木屑进料后随两炉的转动，行进至炭化炉低端，再由落料管落入活化炉内，继续行进至出碳口出碳，如此同时燃烧室的火焰进入热气流道，高温空气一方面使活化炉内温度迅速升至600℃以上，对木屑进行活化反应30min，活化炉的转速控制在20-40转/分钟。另一方面在抽气机的作用下，高温气流经热气流道流进炭化炉内，使该炉低端的温度达250-450℃，炭化炉在200℃-250℃中炭化60min，炭化炉转速控制在15-40转/分钟。
(4)出碳与后处理：在相对封闭的环境中出碳，有利于减少碳的氧化，因而用管绞龙出碳，活化后的碳用水漂洗4h，烘干至含水率为10％的活性炭，再按用户要求粉碎成100-300目，包装、出厂。
本发明的有益效果是炭化与活化受热均匀，反应均匀而充分，产品的得率高品质好；活化过程中的余热在炭化中充分应用，节能效果显著；化学活化剂氯化锌在高温的活化炉中气化又在低温的炭化炉结晶，并与其内的木屑再混合而反复利用，大大降低了氯化锌的消耗量；炭化与活化分别在两个炉中进行，缩短了高温的活化时间，木屑不易结壁、结球、结块、提高产品得率和品质；全炉制作成本和制作难度较低，易推广。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
具体实施方式
本发明下面结合实施例并参照附图作进一步详述。本发明有五个技术要点；一是炭化炉与活化炉分离，先炭化后活化。二是从进料、炭化、活化、出碳在相对封闭的环境中进行，减少氧化。三是三个固定测温点的温度作调控的依据。四是热气流道的热气流与炭化物料直接接触且互相逆流而行，要求燃烧室只能用燃尽后变二氧化碳和水的燃气如水煤气、天然气、液化气作燃料，杜绝了燃煤、燃油带入其余杂质的弊端。五是炭化炉与活化炉为转炉，内壁上有螺旋形导流板，使炭化与活化均匀、充分、快速。
本内外热结合的二级连续式活性炭生产装置，包含有机架13、炉体5、10、尾气处理和负压装置1、进料装置3、出碳口12、动力及其传动部件6、燃烧室11、测温计2，炉体分为炭化炉5与活化炉10，两炉均倾斜安装，且有热气流道9与落料管8将两炉连通，炭化炉5处于高位，活化炉10处于低位，两炉5、10的内壁上均固定有导流板14，两炉由托轮7支撑，由动力及其传动部件6带动旋转，炭化炉5的最高端安装有尾气处理和负压装置1以及进料装置3，活化炉10的最低端为出碳口12，活化炉10的外周为热气流道9，下方有燃烧室11，两炉外有保温层4。
测温计2为热传感器，分装于炭化炉5的两端与活化炉10中部的热气流道上。燃烧室为燃气燃烧室11。负压装置是抽气机。
机架13可用钢材或水泥砖墙制作，炭化炉5长12米，直径65cm，活化炉10长8米，直径80cm，内壁上各有3-6组螺旋形导流板14，均由耐腐蚀耐高温的316型号、6mm厚的不锈钢板制作，炭化炉5壁外包覆有硅酸铝保温层4，活化炉10还需用耐火砖、红砖砌成热气流道9、燃烧室11，热气流道的裸露外壁包覆硅酸铝保温层4。
用本内外热结合的二级连续式活性炭生产装置生产活性炭按如下步骤进行：
(1)木屑的前期处理：筛选去杂，选6-40目粒径木屑，晒干至含水率为20％-30％，在PH＝2的氯化锌盐酸溶液中浸渍4-8小时，或磷酸中浸渍，沥干后集中在一起，为进料作好准备。
(2)开动电机、进料与点火：电机为调速电机，分别带动抽气机抽气、进料装置3进料、炭化炉5和活化炉10转动，进料装置为输送带、绞龙、翻斗式送料机中任选，以相对封闭的管式绞龙优选。开动四台调速电机后，抽气机、绞龙开始工作，两炉开始转动，与此同时在燃烧室11点火，木屑进入炭化炉5。
(3)炭化与活化：在两炉的倾斜安装和导流板14的共同作用下，木屑进料后随两炉5、10的转动，行进至炭化炉低端，再由落料管8落入活化炉10内，继续行进至出碳口12出碳，如此同时燃烧室11的火焰进入热气流道9，高温空气一方面使活化炉内温度迅速升至600℃以上，对木屑进行活化反应30min，活化炉的转速控制在20-40转/分钟。另一方面在抽气机的作用下，高温气流经热气流道9流进炭化炉5内，使该炉5低端的温度达250-450℃，炭化炉在200℃-250℃中炭化60min，炭化炉转速控制在15-40转/分钟。
(4)出碳与后处理：在相对封闭的环境中出碳，有利于减少碳的氧化，因而采用管式绞龙出碳，活化后的碳用水漂洗4h，烘干至含水率为10％的活性炭，再按用户要求粉碎成100-300目，包装、出厂。
炭化与活化分别在各自炉中进行的好处是炭化的温度要求低、时间长，活化的温度要求高、时间短，分开进行有利节能，不易结壁、结球、结块；有利于氯化锌的反复利用，降低成本；有利于物料与热气流的逆向接触流动，反应均匀、充分，确保产品质量与较高得率。
负压装置可采用高烟囱或安装抽气机的方式，前者方便，不需动力，后者能调控，为此，本发明选用后者。
测温计设置于炭化炉两端和活化炉中部热气流道上，分别固定显示这三个区域的炉温，一般而言，工作时，炭化炉高端显示的温度值范围为100-120℃，反映的是为废气温度，低端250-450℃，反映炭化炉最热段的温度范围，活化炉中部显示为700-900℃，反映活化炉中部的外热，温度偏高时减小燃气的供气量，加快炉子转速，加大气流排出，温度偏低则反之。这一切可用编程序制成芯片，进行自动化控制，以减少劳力。为适应调控需要应采用调速电机。
活化剂氯化锌的沸点约600℃，熔点约200℃，在活化炉中被气化，顺落料管返回到炭化炉中，又在炭化炉中结晶，与木屑混合而被反复利用，因此，氯化锌损耗小。

Claims (5)

1.一种内外热结合的二级连续式活性炭生产装置，包含有机架(13)、炉体(5、10)、尾气处理和负压装置(1)、进料装置(3)、出炭口(12)、动力及其传动部件(6)、燃烧室(11)、测温计(2)，其特征是炉体分为炭化炉(5)与活化炉(10)，两炉均倾斜安装，且有热气流道(9)与落料管(8)将两炉连通，炭化炉(5)处于高位，活性炉(10)处于低位，两炉(5、10)的内壁上均固定有导流板(14)，两炉由托轮(7)支撑，由动力及其传动部件(6)带动旋转，炭化炉(5)的最高端安装有尾气处理和负压装置(1)以及进料装置(3)，活化炉(10)的最低端为出碳口(12)，活化炉(10)的外周为热气流道(9)，下方有燃烧室(11)，两炉外有保温层(4)。
2.如权利要求1所述的内外热结合的二级连续式活性炭生产装置，其特征是所说的测温计(2)为热传感器，分装于炭化炉(5)的两端与活化炉(10)中部的热气流道(9)上。
3.如权利要求1所述的内外热结合的二级连续式活性炭生产装置，其特征是所说的燃烧室为燃气燃烧室(11)。
4.如权利要求1所述的内外热结合的二级连续式活性炭生产装置，其特征是所说的负压装置是抽气机。
5.一种内外热结合的二级连续式活性炭生产方法，其特征是按如下步骤进行：
(1)木屑的前期处理：筛选去杂，选6-40目粒径木屑，晒干至含水率为20％-30％，在PH＝2的氯化锌盐酸溶液中浸渍4-8小时，或磷酸中浸渍，沥干后集中在一起，为进料作好准备。
(2)开动电机、进料与点火：电机为调速电机，分别带动抽气机抽气、进料装置(3)进料、炭化炉(5)和活化炉(10)转动，进料装置为输送带、绞龙、翻斗式送料机中任选，以相对封闭的管式绞龙优选。开动四台调速电机后，抽气机、绞龙开始工作，两炉开始转动，与此同时在燃烧室(11)点火，木屑进入炭化炉(5)。
(3)炭化与活化：在倾斜安装和导流板(14)的共同作用下，木屑进料后随两炉(5、10)的转动，行进至炭化炉低端，再由落料管(8)落入活化炉(10)内，继续行进至出碳口(12)出碳，如此同时燃烧室(11)的火焰进入热气流道(9)，高温空气一方面使活化炉内温度迅速升至600℃以上，对木屑进行活化反应30min，活化炉的转速控制在20-40转/分钟。另一方面在抽气机的作用下，高温气流经热气流道(9)流进炭化炉(5)内，使该炉(5)低端的温度达250-450℃，炭化炉在200℃-250℃中炭化60min，炭化炉转速控制在15-40转/分钟。
(4)出碳与后处理：在相对封闭的环境中出碳，有利于减少碳的氧化，因而采用管式绞龙出碳，活化后的碳用水漂洗4h，烘干至含水率为10％的活性碳，再按用户要求粉碎成100-300目，包装、出厂。
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