CN114890421A - 用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉及***，该活化炉具有一活化炉炉体，所述活化炉炉体的上部设为圆筒形腔体，在所述圆筒形腔体的上部设有备用炭化料进料口、煤气出口和热炭化料进口；所述活化炉的下部设为变径流化区，所述变径流化区包括上部向上外扩区、中部向上外扩区以及底部向下外扩区。本发明的***将高温炭化料在变径流化区内发生活化反应，从风帽中出来的高温活化剂(水蒸气与空气的混合气体)压力以及炭化料自身重力的作用下，使得炭化料呈沸腾、流化状态；活化剂和炭化料充分均匀活化，活化时间短，节省了高温活化剂、节能，减少了炭的烧蚀，提升了原料的转化率，且提高了活性炭的品质。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭制备技术领域，具体涉及一种用于制备活性炭的多级 变径流化床活化炉及***。
背景技术
目前，活性炭的制备方法中，利用多种炉型号进行生产活性炭，活性炭生 产的炉型有多种，例如：焖烧炉、管式炉、转炉、沸腾炉、平板炉、耙式炉、 斯特克炉、斯列普等炉型。其中，斯列普炉，二十世纪三十年代起源于法国， 后在苏联推广，规模生产煤质柱状活性炭。
国内外活性炭碳化料制造工厂采用的地炕闷烧的方法：由几个简单地炕闷 烧室构成，室壁砌以耐火砖，将活性炭碳化料原料放入闷烧室，并在地炕旁门 点火，将热量传入地炕内，之后将地炕旁门用泥封住，通常产量为3-4吨/3天， 碳化时产生大量的生物柴油，没有回收设备，环境恶劣，碳化不均匀、劳动强 度大、产量低、质量不高、冷却不好、碳化后固定炭低、粉尘大、原始作坊式、 污染环境。
利用耙式炉生产粒状炭和粉状炭的工艺中，由于耙式炉的结构特点，每 层有耙齿旋转搅动炭层，使炭多次得到翻动，可有效的活化，加快了活化速 率。它的有效接触面积大，层数多，故生产能力大。还可以实现生产活性炭 的机械化和自动化。同样利用耙式炉生产活性炭时，其生产成本较高，耗能 高。耙式炉不能生产柱状活性炭，生产的过程中有磨损，可生产一般强度的 活性炭以及高强度的颗粒活性炭。
发明内容
为此，本发明提供一种用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉及系 统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉，所述活化炉具 有一活化炉炉体，所述活化炉炉体的上部设为圆筒形腔体，在所述圆筒形腔体 的上部设有备用炭化料进料口、煤气出口、热炭化料进口以及与所述热炭化料 进口连接的U型密封器；
所述活化炉的下部设为变径流化区，所述变径流化区包括上部向上外扩 区、中部向上外扩区以及底部向下外扩区，所述上部向上外扩区、中部向上外 扩区以及底部向下外扩区的外壳扩张线与竖直方向的夹角小于15°；
所述中部向上外扩区内均匀设置有多个风帽。
本发明的一个实施例中，所述底部下扩区底部设有活性炭出料口；
所述活性炭出料口包括常用活性炭出料口和备用活性炭出料口。
本发明的一个实施例中，所述活性炭出料口与冷渣机连接。
本发明的一个实施例中，所述备用进料口通过螺旋进料机与备用炭化料料 仓连接。
本发明提供一种应用所述多级变径流化床活化炉制备活性炭的***，所述 ***还包括回转炭化炉、焚烧炉、余热锅炉和用于烟气和活化剂换热的混合换 热器；
所述回转炭化炉的高温出料口通过U型密封器与所述活化炉连接，回转炉 的进气口与所述活化炉的煤气出口连接；
所述回转炭化炉的煤气出口通过所述焚烧炉与所述混合换热器连接；
所述混合换热器的高温活化剂出口与所述活化炉的风帽连接，所述换热器的 烟气出口与所述余热锅炉连接；
所述余热锅炉水蒸汽出口通过分气缸分别与所述混合换热器和U型密封器 连接。
本发明的一个实施例中，所述***还包括省煤器，所述省煤器上设有常温 水进口；
所述省煤器烟气进口与所述余热锅炉烟气出口连接，所述省煤器热水出口 与所述余热锅炉的补水进口连接。
本发明的一个实施例中，所述***还包括布袋除尘器、引风机、脱硫装置 以及烟筒；
所述省煤器通过布袋除尘器、所述引风机与所述脱硫装置连接；
所述脱硫装置的出烟口与所述烟筒连接。
本发明的一个实施例中，所述回转炭化炉的煤气进口处设有定量配风的风 机，所述回转炭化炉的进料口与内装颗粒原煤的常用料仓连接。
本发明的一个实施例中，所述焚烧炉的煤气进口处设有用于轴向配风的离 心鼓风机。
本发明的一个实施例中，所述混合换热器还连接有待混合及加热空气的罗 茨风机输出口。
本发明中，高温活化剂为水蒸气与空气组成的混合气体。
本发明具有如下优点：
本发明的用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉及***，该***将高温 炭化料在具有多个风帽的流化区发生活化反应，在从风帽中出来的高温活化剂 (水蒸气与空气的混合气)压力以及炭化料自身重力的作用下，使得炭化料呈 沸腾、流化状态；活化剂和炭化料充分均匀活化、混合，活化时间短，节省了 高温活化剂(水蒸气和空气的混合气)，节能，减少了炭的烧蚀，提升了原料的 转化率，且能大大提升活性炭的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将 对实施方式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 地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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引伸获得其它的实施附 图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的 内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限 定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大 小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落 在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的应用多级变径流化床活化炉制备活性炭的系 统；
图中：100-活化炉；110-圆筒形腔体；120-变径流化区；121-上部向上外 扩区；122-中部向上外扩区；123-底部向下外扩区；130-风帽；140-备用料仓； 150-冷渣机；160-活性炭出料口；170-尾气出口；180-热炭化料进口；200-回 转炭化炉；210-定量配风风机；220-回转炉原料仓；230-U型密封器；300-焚 烧炉；310-离心鼓风机；400-混合换热器；410-罗茨风机；500-余热锅炉；600- 分气缸；700-省煤器；800-布袋除尘器；900-引风机；910-脱硫装置；920-烟 筒。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可 由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描 述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉 100，活化炉100具有一活化炉100炉体，活化炉100炉体的上部设为圆筒形 腔体110，在圆筒形腔体110的上部设有备用炭化料进料口、尾气出口170和 热炭化料进口180以及与热碳化料进口连接的U型密封器，备用进料口通过 螺旋进料机与备用料仓140，备用料仓内的炭化料通过螺旋进料机进入到活化 炉100内的圆筒形腔体110内；活化炉100的下部设为变径流化区120，变径 流化区120包括上部向上外扩区121、中部向上外扩区122以及底部向下外扩 区123，上部向上外扩区121、中部向上外扩区122以及底部向下外扩区123 的外壳扩张线与竖直方向的夹角小于15°，较佳的，中部向上外扩区122和底 部向下外扩区123之间以连接面角度对称；上述变径流化区120的上述设计， 可充分地将从热碳化料进料口(回转炉炭化后的热炭化料)进入的高温炭化料 在高温活化剂(由空气和水蒸气组成的混合气体)的压力以及炭化料自身重力 的作用下，使得炭化料沸腾，形成流化活化状态。
中部向上外扩区122内均设置有多个风帽130，风帽130设置在进气管的 上端面上，进气管的进气端设为文丘里管，可充分地将气体过热后喷射进变径 流化区120内，使得进入的高温活化剂(由空气和水蒸气组成的混合气体)与炭 化料充分均匀流化活化。
其中，底部下扩区底部设有活性炭出料口160，活性炭出料口160的数量 可以设为2个，即常用活性炭出料口和备用活性炭出料口，活性炭出料口160 与冷渣机150连接，其中一个活性炭出料口160可设为备用活性炭出料口160。
本发明提供一种应用上述多级变径流化床活化炉100制备活性炭的***， 该***还包括回转炭化炉200、焚烧炉300、余热锅炉500和用于烟气和活化 剂换热的混合换热器400，活化剂包括空气和水蒸气；
回转炭化炉出料口通过U型密封器230、热炭化料进口180与活化炉100 连接，回转炉的进气口与活化炉100的煤气出口连接；回转炭化炉200的煤气 进口处设有定量配风风机210，回转炭化炉200的进料口与回转炉原料料仓220 连接，该回转炉原料料仓内装颗粒原煤。从活化炉100排出的煤气与风机配风 混合后，烟气温度控制至小于750℃，对从料仓220进入到回转炭化炉200的 颗粒原料炭化处理，经炭化处理后的高温炭化料经U型密封器230进入到活 化炉100中，在活化炉100中进行流化活化处理。
回转炭化炉的煤气出口通过焚烧炉300与混合换热器400连接，焚烧炉 300的煤气进口处设有用于轴向配风的离心鼓风机310，回转炭化炉内的煤气 进入到焚烧炉300内，同时还向焚烧炉300内通入离心鼓风机310吹入的空气 与来自回转碳化炉的煤气充分均匀燃烧，燃烧后的烟气进入到混合换热器400 中，对进入到混合换热器400内的活化剂(活化剂由空气和水蒸气组成的混合 气)充分加热、换热。
混合换热器400还连接有待混合及加热的罗茨风机410空气出风口，常温 空气进入到混合换热器400内后，经混合换热器400与水蒸气混合后加热，混 合换热器400的被混合加热气体出口与活化炉100的风帽130连接，在混合换 热器400内被加热的空气和水蒸气的混合气体通过管道输送至活化炉100的， 从风帽130中喷出，作为活化剂供炭化料活化用。
混合换热器400的烟气出口与余热锅炉500连接，余热锅炉500水蒸汽出 口通过分气缸600分别与混合换热器400和U型密封器230连接，余热锅炉500收集余热后产生的水蒸汽一部分经分气缸600后进入到换热器中，在换热 器中进一步加热后与空气混合进入到活化炉100内，另一部分水蒸汽经蒸汽管 输送至U型密封器230中，与回转炭化炉100处理后的高温炭化料混合形成U 型密封，一方面可将U型密封内的炭化料返料到活化炉100内，另一方面可 形成气体密封，避免活化炉100内的煤气通过U型密封器230进入到回转碳 化炉内。
本发明的应用多级变径流化床活化炉100制备活性炭的***还包括省煤 器700、布袋除尘器800、引风机900、脱硫装置910以及烟筒920，省煤器 700上设有常温水进口；省煤器700烟气进口与余热锅炉500烟气出口连接， 省煤器700热水出口与余热锅炉500的补水进口连接，常温水进入到省煤器后， 经过省煤器700加热后，输送至余热锅炉500内，经余热锅炉500产生水蒸气 再进分气缸600进入到混合换热器400和U型密封器230。
从余热锅炉500进入到省煤器700的烟气，再依次经过依次连接的布袋除 尘器800、引风机900、脱硫装置910、烟筒920排出到环境中。
本发明的用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉及***，将高温的炭化 料在具有多个风帽的流化区发生活化反应，在从风帽中出来的高温活化剂(水 蒸气与空气的混合气体)压力以及炭化料自身重力的作用下，使得炭化料呈沸 腾、流化状态；活化剂和炭化料充分均匀活化，活化时间短，节省了活化剂， 节能，减少了炭的烧蚀，提升了原料的转化率，且能大大提高活性炭的品质。
通过回转炭化炉、焚烧炉、混合换热器、余热锅炉以及省煤器对烟气余热 的回收再利用，一方面可以保持活化炉的炉温，另一方面可以回补炭化料活化 吸热反应所需要的能量，使得活化反应持续不断进行。同时，通过该制备方法 可以生产各种碳基材料的活性炭，包括制备高强度活性炭等。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述， 但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是 显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均 属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉，其特征在于，
所述活化炉具有一活化炉炉体，所述活化炉炉体的上部设为圆筒形腔体，在所述圆筒形腔体的上部设有备用炭化料进料口、煤气出口、热炭化料进口以及与所述热炭化料进口连接的U型密封器；
所述活化炉的下部设为变径流化区，所述变径流化区包括上部向上外扩区、中部向上外扩区以及底部向下外扩区，所述上部向上外扩区、中部向上外扩区以及底部向下外扩区的外壳扩张线与竖直方向的夹角小于15°；
所述中部向上外扩区内均匀设置有多个风帽。
2.如权利要求1所述的用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉，其特征在于，
所述底部下扩区底部设有活性炭出料口；
所述活性炭出料口包括常用活性炭出料口和备用活性炭出料口。
3.如权利要求2所述的用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉，其特征在于，
所述活性炭出料口与冷渣机连接。
4.如权利要求1所述的用于制备活性炭的多级变径流化床活化炉，其特征在于，
所述备用进料口通过螺旋进料机与备用炭化料料仓连接。
5.一种应用权利要求1-4中任一所述多级变径流化床活化炉制备活性炭的***，所述***还包括回转炭化炉、焚烧炉、余热锅炉和用于烟气和活化剂换热的混合换热器；
所述回转炭化炉的高温出料口通过U型密封器与所述活化炉连接，回转炉的进气口与所述活化炉的煤气出口连接；
所述回转炭化炉的煤气出口通过所述焚烧炉与所述混合换热器连接；
所述混合换热器的高温活化剂出口与所述活化炉的风帽连接，所述换热器的烟气出口与所述余热锅炉连接；
所述余热锅炉水蒸汽出口通过分气缸分别与所述混合换热器和U型密封器连接。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，
所述***还包括省煤器，所述省煤器上设有常温水进口；
所述省煤器烟气进口与所述余热锅炉烟气出口连接，所述省煤器热水出口与所述余热锅炉的补水进口连接。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，
所述***还包括布袋除尘器、引风机、脱硫装置以及烟筒；
所述省煤器通过布袋除尘器、所述引风机与所述脱硫装置连接；
所述脱硫装置的出烟口与所述烟筒连接。
8.如权利要求5所述的***，其特征在于，
所述回转炭化炉的煤气进口处设有定量配风的风机，所述回转炭化炉的进料口与内装颗粒原煤的常用料仓连接。
9.如权利要求5所述的***，其特征在于，
所述焚烧炉的煤气进口处设有用于轴向配风的离心鼓风机。
10.如权利要求5所述的***，其特征在于，
所述混合换热器还连接有待混合及加热空气的罗茨风机输出口。
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