CN112299415A - 一种活性炭生产装置及其炭化活化一体炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性炭生产装置及其炭化活化一体炉，其包括：回转炉，所述回转炉能够绕轴线自转；具有物料孔洞的挡料板，所述挡料板位于所述回转炉的回转炉膛内并将所述回转炉膛沿轴向分为连通的炭化膛和活化膛，所述回转炉一端具有与所述炭化膛连通的兑空气管，另一端具有与所述活化膛连通的用于排出尾气的出口烟道；出料仓和进料仓，所述进料仓与所述炭化膛连通，所述出料仓与所述活化膛连通；用于对所述活化膛内的物料加热的蒸汽管。由于本申请中将炭化和活化均在回转炉内完成，而且物料通过挡料板的物料孔道直接进入活化膛，省去了物料在运转过程中的冷却过程和再次进入活化炉后的再次加热过程，因此，具有更高的热能利用率。

Description

一种活性炭生产装置及其炭化活化一体炉

技术领域

本发明涉及活性炭加工的技术领域，特别涉及一种活性炭生产装置及其炭化活化一体炉。

背景技术

活性炭是由粉煤混合焦油和沥青等粘结剂制粒成型，经炭化和活化等工艺加工成的具有多孔结构的无定形碳产品。由于活性炭表面和内部存在许多结构性孔洞，其比表面积非常大，使其对气体、粉尘、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒具有很好的吸附能力，因此被广泛的应用于废水、废气等工业污染物治理中。

粉煤制成活性炭颗粒需经过炭化和活化两个主要工艺过程。炭化工艺是将制成颗粒状的混合物料加热至约600℃，使混合料中焦油等析出并形成初步强度和孔隙结构，获得的产物称为炭化料。活化工艺是将具有初步孔隙结构的炭化料进一步加热至约800℃的活化温度，并通入高温蒸汽等活化气体，使水蒸气和炭化料发生活化反应，进一步扩充炭化料内的孔隙，最终形成内部孔隙发达、吸附能力强的活性炭成品。

现有技术活性炭生产工艺中，炭化过程和活化过程分别在炭化炉和活化炉内完成。如图1所示，生产过程中，成型料(原煤与焦油等的混合物)从炭化炉1炉头装填进炉膛，在炉膛内完成炭化过程后，成品炭化料从炭化料1炉尾排出。炭化过程产生的可燃气体在炉膛内部分燃烧，为炭化过程供热，燃烧所需的空气由炉头送入，生成的炭化尾气从炉尾排出。运料小车将成品炭化料运至活化炉2下方，由单斗提升机3装填进活化炉2炉膛，在炉膛内完成活化过程后，成品活化料最终从活化炉尾部排出。活化反应所需蒸汽由炉头送入，活化尾气由炉尾排出。

采用上述加工装置，物料在两个相互独立的设备之间传递的过程中存在二次加热，导致整个工序的能源利用率不高。具体的，物料在炭化炉1内完成炭化的终点温度约600℃，从炭化炉1内排出时温度需降低至100℃以下，以防止炭化料在运输过程中接触空气发生燃烧。冷却下来的炭化料在送入活化炉2后，需要重新加热至活化温度(约800℃)，以完成活化过程。即，物料在炭化和活化工序中存在二次加热，导致工序的能源利用率较低。

此外，活性炭中间产物炭化料需要从炭化炉尾端，经运料小车运至活化炉下方，再由单斗提升机3送入活化炉2炉膛。炭化料在常温下的耐磨强度较低，因此在转运过程中，部分炭化料会发生粉化，形成炭化料粉末，使送入活化炉2内的具有合格粒径的炭化料减少，使得活性炭得率(即产量与原料量之比)较低。

因此，如何避免物料运转，以提高能源利用率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种炭化活化一体炉，避免物料运转，以提高能源利用率。本发明的另一目的在于提供一种具有上述炭化活化一体炉的活性炭生产装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种炭化活化一体炉，其包括：

回转炉，所述回转炉能够绕轴线自转；

具有物料孔洞的挡料板，所述挡料板位于所述回转炉的回转炉膛内并将所述回转炉膛沿轴向分为连通的炭化膛和活化膛，所述回转炉一端具有与所述炭化膛连通的兑空气管，另一端具有与所述活化膛连通的用于排出尾气的出口烟道；

出料仓和进料仓，所述进料仓与所述炭化膛连通，所述出料仓与所述活化膛连通；

用于对所述活化膛内的物料加热的蒸汽管。

优选的，上述的炭化活化一体炉中，所述物料孔洞为由所述炭化膛向所述活化膛渐缩的锥形孔洞。

优选的，上述的炭化活化一体炉中，所述活化膛内具有产品道，所述产品道一端与所述物料孔洞密封连通，另一端与所述出料仓密封连通，所述蒸汽管伸入到所述产品道远离所述挡料板的一端内；

所述挡料板具有连通所述碳化膛和所述活化膛的通气孔。

优选的，上述的炭化活化一体炉中，所述产品道为多个并沿所述回转炉的周向均匀布置，所述通气孔位于所述挡料板的中心。

优选的，上述的炭化活化一体炉中，还包括用于驱动所述回转炉转动的驱动传动装置。

优选的，上述的炭化活化一体炉中，所述兑空气管上具有控制所述兑空气管通断的兑空气阀；所述出口烟道设置有用于抽风的抽风机。

优选的，上述的炭化活化一体炉中，还包括：设置在所述炭化膛内用于检测所述炭化膛内烟气温度的炭化膛测温仪；设置在所述活化膛内用于检测所述活化膛内烟气温度的活化膛测温仪。

一种活性炭生产装置，其特征在于，包括如上述任一项所述炭化活化一体炉。

优选的，上述的活性炭生产装置中，所述回转炉倾斜安装在工作台上，且所述炭化膛的高度高于所述活化膛的高度。

优选的，上述的活性炭生产装置中，所述回转炉与所述工作台的倾斜角度为5°-10°。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的一种炭化活化一体炉，生产过程中，物料由进料仓送入炭化膛内，在炭化膛内完成炭化。炭化料通过挡料板上的物料孔洞进入活化膛，并与通过蒸汽管进入的高温蒸汽反应，完成活化过程。完成活化的物料从出料仓排出。由于本申请中将炭化和活化均在回转炉内完成，而且物料通过挡料板的物料孔道直接进入活化膛，省去了物料在运转过程中的冷却过程和再次进入活化炉后的再次加热过程，因此，具有更高的热能利用率。

此外，炭化料直接通过挡料板进入活化膛，省去了炭化料在常温下的运转，避免了物料在运转过程中的磨损和粉化损失，使得产品得率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1现有技术公开的炭化装置和活化装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中公开的炭化活化一体炉的结构示意图。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于公开了一种炭化活化一体炉，避免物料运转，以提高能源利用率。本发明的另一核心在于公开了一种具有上述炭化活化一体炉的活性炭生产装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图2所示，本发明公开了一种炭化活化一体炉，其包括回转炉03、挡料板04、蒸汽管08以及进料仓01和出料仓10。其中，回转炉03作为活性炭加工时对物料进行炭化和活化的装置，对于回转炉03的具体形状和尺寸需要根据实际进行设置，本申请中的回转炉03为可绕轴线自转的结构，以保证物料能够充分反应。为了实现对回转炉03内的区域的划分，本申请中在回转炉03内设置了挡料板04，通过挡料板04将回转炉03的回转炉膛沿轴线方向分为了炭化膛和活化膛。具体的，回转炉03一端具有与炭化膛连通的兑空气管11，以实现炭化反应时，空气与炭化过程反应产生的可燃气体燃烧放热，为炭化过程加热；另一端具有与活化膛连通的出口烟道09，以实现将活化反应后产生的活化尾气排出回转炉03。上述的进料仓01作为物料进入回转炉03的进口，与炭化膛连通，具体的，该进料仓01为进料漏斗并且一端穿过回转炉03的炉盖02伸入到炭化膛；而出料仓10与活化膛连通，以作为产品排出回转炉03的出口。具体的，兑空气管11位于炭化膛远离活化膛的端部，而出口烟道09位于活化膛远离炭化膛的端部，在实际工作中，尾气由炭化膛向活化膛方向流动，并最终从出口烟道09排出。

生产过程中，物料由进料仓01送入炭化膛内，在炭化膛内完成炭化。炭化料通过挡料板04上的物料孔洞进入活化膛，并与通过蒸汽管08进入的高温蒸汽反应，完成活化过程。完成活化的物料从出料仓10排出。由于本申请中将炭化和活化均在回转炉内完成，而且物料通过挡料板04的物料孔洞直接进入活化膛，省去了物料在运转过程中的冷却过程和再次进入活化炉后的再次加热过程，因此，具有更高的热能利用率。

此外，炭化料直接通过挡料板04进入活化膛，省去了炭化料在常温下的运转，避免了物料在运转过程中的磨损和粉化损失，使得产品得率更高。

具体的实施例中，上述挡料板04的物料孔洞为由炭化膛向活化膛渐缩的锥形孔洞。采用锥形孔洞，一方面可对物料进行导向，另一方面可减少单位时间内进入活化膛内的物料的量，以保证进入活化膛内的物料充分反应，提高产品得率。对于物料孔洞的形状可尺寸，可根据实际需要进行选择，且均在保护范围内。

进一步的实施例中，上述的活化膛内具有产品道06，并且产品道06一端与物料孔洞密封连通，而另一端与出料仓10密封连通，具体的，产品道06与回转炉03之间由密封板07进行密封，以形成密封的通道。上述的蒸汽管08伸入到产品道06远离挡料板的一端内，此外，挡料板04具有连通炭化膛和活化膛的通气孔。工作时，炭化料经过挡料板04的物料孔洞直接进入产品道06内，并与伸入产品道06内的蒸汽管08的高温蒸汽反应，而炭化膛中产生的高温炭化尾气经过挡料板04的通气孔进入活化膛，与活化过程析出的活化气体一起从挡料板04中心圆孔抽入活化膛，在活化膛部分燃烧，为活化过程供热。生成的活化尾气由出口烟道09排出回转炉03。炭化料在产品道06内完成活化反应，全程不与高温烟气直接接触，活化气体的燃烧也是发生在产品道06外的回转炉内，即活化过程采用外热式，因此完全避免了炭化料的烧损，可以有效提高活化工艺得率。此外，蒸汽从活化炉尾部送入，即与物料流向相反，此处物料温度最高，蒸汽与高温物料直接接触，具有更高的活化效率，也可以避免蒸汽遇到冷的物料形成冷凝，恶化产品道内的透气性。

具体的实施例中，上述的产品道06为钢制管件，在回转炉03内设置有多个，并且沿回转炉03的周向均匀布置，上述的通气孔位于挡料板04的中心。此处公开了一种产品道06的布置方式，如此设置，可在回转炉03转动过程中，炭化料能够连续进入位于底部的产品道06中，当回转炉03旋转一周时，可在所有的产品道06内均填充炭化料。对于产品道06的数量以及产品道06的直径可根据不同的需要进行选择。此外，将通气孔设置在中心处，可保证炭化尾气在活化膛内燃烧时，为周边均匀供热，保证周围的产品道06温度近似相同。

本申请中公开的炭化活化一体炉中还包括在兑空气管11上设置的用于控制兑空气管11通断的兑空气阀12，并在出口烟道09设置用于抽风的抽风机13，以保证炭化活化一体炉内的气体能够从炭化膛快速通过活化膛并排出。抽风机13向外抽风，使整个炉膛处于负压状态，抽风机的另一个作用是将产品道内的活化气体抽出，保证产品道内气流通畅。

空气由兑空气管11进入炭化膛，与炭化过程生成的可燃气体燃烧放热，为炭化过程放热。生成的高温炭化尾气，与活化过程析出的活化气体一起从挡料板04中心孔抽入活化膛，在活化膛部分燃烧，为活化过程供热。生成的活化尾气由出口烟道09排出一体炉。通过抽风机13转速和兑空气阀12的开度调节炭化膛和活化膛温度，实现活性炭的稳定生产。

具体的，兑空气管11与炭化膛远离活化膛的一端连通，出口烟道09与活化膛远离炭化膛的一端连通，而蒸汽管08伸入到产品道06远离挡料板04的一端内。如此设置提供了特定的加热和风流布置形式，具体的碳化过程采用内热式，即在炭化膛内物料与用于加热的气体接触；碳化过程风流采用顺流，即空气的流向与物料的流向相同；活化过程采用外热式，即加热气体在产品道06外面加热，活化过程风流采用逆流，即高温蒸汽通过产品道06底部进入产品道06内与物料的流向反向，通过挡料板04的物料孔洞，然后再随气体进入挡料板40的气体孔洞进入活化膛，从而实现碳化活化装置的一体化。

此外，将炭化料的活化反应在截面直径小于回转炉03直径的产品道06内发生，高温蒸汽在抽风机13的抽力作用下能够直接穿透料层，可通过中心孔进入活化膛，而在产品道06的圆形截面上蒸汽分布均匀，因此单根产品道06的炭化料填充率可以做到很大也可以充分反应，从而提高回转炉03的物料填充率，增大单台设备产能。

为了实现回转炉03的自转，本申请中公开的炭化活化一体炉还包括用于驱动回转炉03转动的驱动传动装置。具体的，该驱动传动装置包括：驱动电机以及与驱动电机相连的传动装置05，该传动装置05与回转炉03相连，通过驱动电机的工作使回转炉转动。优选的，可将传动装置05设置为齿轮传动件，在驱动电机的输出端设置主动轮，而在回转炉03上套设从动轮，该主动轮与从动轮啮合传动。此处仅公开了一种具体的驱动传动装置，在实际中可根据转速要求进行合理的设置，且均在保护范围内。

更进一步的实施例中，该炭化活化一体炉中还包括设置在炭化膛内用于检测炭化膛内烟气温度的炭化膛测温仪14；设置在活化膛内用于检测活化膛内烟气温度的活化膛测温仪15。用以监测炭化膛和活化膛内的烟气温度，保证碳化和活化工艺顺利进行。在实际中，当炭化膛测温仪14检测到炭化膛内烟气温度低于预设温度后，则增大兑空气阀12的开度并减小抽风机13的转速，若炭化膛测温仪14检测到炭化膛内烟气温度高于预设温度后，则减小兑空气阀12的开度并增大抽风机13的转速。活化膛测温仪15与炭化膛测温仪14的原理相同。

此外，本申请还公开了一种活性炭生产装置，包括如上述实施例中公开的炭化活化一体炉，因此，具有该炭化活化一体炉的活性炭生产装置也具有上述实施例中公开的效果，在此不再一一赘述。

具体的，本申请中公开的回转炉03在安装时相对于工作台倾斜布置，并且炭化膛的高度高于活化膛的高度，以保证在回转炉03转动过程中，炭化膛内的炭化料能够在重力的作用下进入活化膛内，在不增加成本的前提下，提高工作效果。对于回转炉03与工作台之间的倾斜角度可优选为5°-10°，优选为6°，对于倾斜角度的选择需要保证炭化料能够按照所需速度顺利进入产品道06即可。在实际中可根据不同需要进行选择，且均在保护范围内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种炭化活化一体炉，其特征在于，包括：

回转炉(03)，所述回转炉(03)能够绕轴线自转；

具有物料孔洞的挡料板(04)，所述挡料板(04)位于所述回转炉(03)的回转炉膛内并将所述回转炉膛沿轴向分为连通的炭化膛和活化膛，所述回转炉(03)一端具有与所述炭化膛连通的兑空气管(11)，另一端具有与所述活化膛连通的用于排出尾气的出口烟道(09)；

出料仓(10)和进料仓(01)，所述进料仓(01)与所述炭化膛连通，所述出料仓(10)与所述活化膛连通；

用于对所述活化膛内的物料加热的蒸汽管(08)。

2.根据权利要求1所述的炭化活化一体炉，其特征在于，所述物料孔洞为由所述炭化膛向所述活化膛渐缩的锥形孔洞。

3.根据权利要求1所述的炭化活化一体炉，其特征在于，所述活化膛内具有产品道(06)，所述产品道(06)一端与所述物料孔洞密封连通，另一端与所述出料仓(10)密封连通，所述蒸汽管(08)伸入到所述产品道(06)远离所述挡料板的一端内；

所述挡料板(04)具有连通所述碳化膛和所述活化膛的通气孔。

4.根据权利要求3所述的炭化活化一体炉，其特征在于，所述产品道(06)为多个并沿所述回转炉(03)的周向均匀布置，所述通气孔位于所述挡料板(04)的中心。

5.根据权利要求1所述的炭化活化一体炉，其特征在于，还包括用于驱动所述回转炉(03)转动的驱动传动装置。

6.根据权利要求1所述的炭化活化一体炉，其特征在于，所述兑空气管(11)上具有控制所述兑空气管(11)通断的兑空气阀(12)；所述出口烟道(09)设置有用于抽风的抽风机(13)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的炭化活化一体炉，其特征在于，还包括：设置在所述炭化膛内用于检测所述炭化膛内烟气温度的炭化膛测温仪(14)；设置在所述活化膛内用于检测所述活化膛内烟气温度的活化膛测温仪(15)。

8.一种活性炭生产装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述炭化活化一体炉。

9.根据权利要求8所述的活性炭生产装置，其特征在于，所述回转炉(03)倾斜安装在工作台上，且所述炭化膛的高度高于所述活化膛的高度。

10.根据权利要求9所述的活性炭生产装置，其特征在于，所述回转炉(03)与所述工作台的倾斜角度为5°-10°。

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