CN102295282B - 炭化活化一体炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炭化活化一体炉，从上至下依次包括：干燥段，用来对原料煤进行干燥处理，排出冷烟气；炭化段，用来对经过干燥处理后的原料煤进行炭化处理，排出荒煤气；活化段，用来对经过炭化处理后的炭化料进行活化处理，排出水煤气；所述炭化段隔氧密封，并设有炭化段燃烧器，燃烧所述炭化段排出的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气通过布气装置输送至所述炭化段中。本发明炭化活化一体炉的炭化段隔氧密封，增设单独的燃烧器，自产荒煤气在其中燃烧产生高温烟气为炭化提供热量，从而避免了固定碳的损失，提高了活性碳/焦的产率。

Description

炭化活化一体炉

技术领域

本发明涉及一种活性碳/焦生产设备，具体地说涉及一种用于炭化活化连续生产活性碳/焦的一体炉。

背景技术

由于工业的发展和人民生活的需要，活性炭/焦已经进入国民经济的各个领域，对活性炭/焦的需求也越来越大。目前，活性炭/焦制备炉主要有两种炉型，一为斯列普炉，主要在我国有应用，其为间断生产方式，单台处理量低，每年只有几百吨；另一种为多膛炉，源自美国，该炉为目前世界上普遍采用的炉型。多膛炉的炉体外壳呈圆筒形，由普通钢板卷制而成；内衬耐火材料。以异型耐火砖或普通耐火砖砌筑炉床结构并使炉子被间隔成多段（多膛），每段炉床分别在炉床周围和/或中央区域设置落料孔；固体物料由安装于低转速（0.5-3rpm）中心轴搅拌臂（耙臂）上的搅拌齿（耙齿）由炉床上外侧向内侧（在下层炉床上则由内侧向外侧）逐级翻动、排入下一段炉床。固体物料与燃烧气体对流接触。中心轴及耙臂、耙齿由专设的冷却风机供风、强制冷却。该炉设计较为复杂，且对中心轴、耙齿等设备要求非常高，目前我国尚无加工能力。上述两种炉型均只能完成活化，无法同时完成炭化和活化，故均存在热量利用效率低的缺点。

中国专利文献CN201250104Y公开了一种炭化活化一体炉，其在预热室中对原料进行烘干，在炭化室中燃烧部分原料提供炭化所需的能量，炭化后原料进入活化室活化得到活性炭产品。虽然炭化室燃烧所产生的二氧化碳、一氧化碳等高温烟气通过储热室、预热锅炉等重新得到了利用，但在炭化室的热量由燃烧部分原料获得，本身就降低了原料中固定碳的含量，从而降低活性碳的产率。另外，具体到褐煤或其他低阶煤，其含碳量本来就低，如果用该设备进行燃烧后，固定碳含量会进一步降低，其活性炭产量将非常低。因此，需要设计一种在炭化阶段不需要燃烧原料的炭化活化一体炉来提高活性碳/焦的产率。

中国专利文献CN101691493A公开了一种外燃内热式煤干馏炉，从上至下依次包括干燥段、干馏段和冷却段，其中干燥段设有干燥燃烧器，干馏段设有干馏燃烧器，其利用经过冷却层烟气的余热对未经干燥处理的煤层进行预热，从而提高了煤干馏效率。该干馏炉干馏段虽设有干馏燃烧器，产生用于干馏处理的干馏烟气，但由于其仅包括干燥段、干馏段和冷却段三段，因此无法用于生产活性碳/焦。

发明内容

本发明所要解决的是现有炭化活化一体炉在炭化阶段需要燃烧原料，造成固定碳损失，活性碳/焦产率低的技术问题，提供一种在炭化段无需燃烧原料煤的炭化活化一体炉。

为解决上述技术问题，本发明提供一种炭化活化一体炉，从上至下依次包括：干燥段，用来对原料煤进行干燥处理，排出冷烟气；炭化段，用来对经过干燥处理后的原料煤进行炭化处理，排出荒煤气；活化段，用来对经过炭化处理后的炭化料进行活化处理，排出水煤气；所述炭化段隔氧密封，并设有炭化段燃烧器，燃烧所述炭化段排出的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气通过布气装置输送至所述炭化段中。

所述炭化段燃烧器嵌入所述一体炉的炉墙内。

所述炭化段和炭化段燃烧器之间连接有对炭化段产生的荒煤气进行净化处理的荒煤气净化系统。

本发明的炭化活化一体炉还设置有煤气配气管线，将经过荒煤气净化系统处理的部分荒煤气与所述炭化段燃烧器排出的高温烟气混合后通过布气装置输送至所述炭化段中。

在所述荒煤气净化系统与所述干燥段之间还连接有干燥段燃烧器，燃烧部分经过所述荒煤气净化系统净化后的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气通过布气装置输送至所述干燥段中，所述干燥段燃烧器嵌入所述一体炉的所述炉墙内。

本发明的炭化活化一体炉还设置有烟气配气管线，将干燥段中产生的部分冷烟气与所述干燥燃烧器排出的高温烟气混合后通过布气装置输送至所述干燥段中。

所述活化段连接有蒸汽锅炉，在蒸汽锅炉与活化段之间连接有水蒸气管线，用于提供活化段所需的活化介质。

所述荒煤气净化系统与所述活化段之间还连接有活化段燃烧器，在活化段燃烧器和水蒸气管线之间还连接有配气调温装置，将活化段燃烧器排出的高温烟气与蒸汽锅炉排出的水蒸气混合后输送至活化段中，所述活化段燃烧器嵌入所述一体炉的所述炉墙内。

所述干燥段燃烧器、所述炭化段燃烧器、所述活化段燃烧器和所述蒸汽锅炉还连接有空气管线，所述空气管线上连接有空气鼓风机，分别向所述干燥段燃烧器、所述炭化段燃烧器、所述活化段燃烧器和所述蒸汽锅炉提供助燃空气。

所述干燥段上连接有冷烟气放空管线。

所述冷烟气放空管线上还连接有水膜除尘器。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明炭化活化一体炉的炭化段隔氧密封，增设单独的燃烧器，自产荒煤气在其中燃烧产生高温烟气为炭化提供热量，从而避免了固定碳的损失，提高了活性碳/焦的产率。

2、本发明炭化活化一体炉的炭化段燃烧器、干燥段燃烧器、活化段燃烧器直接嵌入炉墙内，能够减少热量损失、节省管道。

3、本发明炭化活化一体炉的炭化段和炭化段燃烧器之间连接有荒煤气净化系统，能够去除粉尘，防止管道堵塞，同时回收煤焦油。

4、本发明炭化活化一体炉通过煤气配气管线将荒煤气净化系统中产生的部分荒煤气与所述炭化燃烧器排出的高温烟气混合，控制炭化段的温度。

5、本发明炭化活化一体炉的干燥段设置单独的燃烧器，采用高温热烟气作为热源，在不发生热解的情况下，温度尽可能高，这样可在最大程度上加快煤的干燥速度；同时，由于干燥段产生的废烟气单独排放，不与炭化段产生的荒煤气混合，使荒煤气纯度得到大大提高，进而提高其热值；此外，还可以大大降低后处理负荷，提高单台炉的产量。其烟气为自产煤气燃烧产生的高温烟气和其出口冷烟气相混合后产生的500-600℃的烟气。采用冷烟气配风既可以保证干燥段安全可靠，同时由于冷烟气中含有较多水分，从而提高其比热，使配风量减少，则所需管径较小，达到节约管材，降低成本的目的。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的炭化活化一体炉一种具体实施方式的结构示意图；

附图标记表示为：1-煤斗；2-干燥段；3-炭化段；4-活化段；5-干燥段燃烧器；6-炭化段燃烧器；7-荒煤气净化系统；8-空气鼓风机；9-烟气引风机；10-水膜除尘器；11-烟气配气管线；12-空气管线；13-烟气放空管线；14-煤气配气管线；15-蒸汽锅炉；16-水蒸气管线；17-活化段燃烧器；18-配气调温装置。

具体实施方式

图1显示了本发明炭化活化一体炉的一种具体实施方式，一种炭化活化一体炉，从上至下依次包括：干燥段2隔氧密封，用来对原料煤进行干燥处理，排出冷烟气；炭化段3，用来对经过干燥处理后的原料煤进行炭化处理，排出荒煤气；活化段4隔氧密封，用来对经过炭化处理后的炭化料进行活化处理，排出水煤气；所述炭化段3隔氧密封，并设有炭化段燃烧器6，燃烧所述炭化段3排出的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气通过布气装置输送至所述炭化段3中。所述布气装置包括至少一根水平设置的布气管，该布气管的两个侧壁上分别设置有多个布气孔，靠近所述布气孔进气端的所述布气孔较小。由于炭化段隔氧密封，增设单独的燃烧器，自产荒煤气在其中燃烧产生高温烟气为炭化提供热量，从而避免了固定碳的损失，提高了活性碳/焦的产率。

所述炭化段燃烧器6嵌入所述一体炉的炉墙内，能够减少热量损失、节省管道。

所述炭化段3和炭化段燃烧器6之间连接有对炭化段3产生的荒煤气进行净化处理的荒煤气净化系统7，能够去除粉尘，防止管道堵塞，同时回收煤焦油。

本发明的炭化活化一体炉还设置有煤气配气管线14，将经过荒煤气净化系统7处理的部分荒煤气与所述炭化段燃烧器6排出的高温烟气混合后通过布气装置输送至所述炭化段３中，控制炭化段的温度。

在所述荒煤气净化系统7与所述干燥段2之间还连接有干燥段燃烧器5，所述干燥段燃烧器5直接嵌入炉墙，燃烧所述荒煤气净化系统7排出的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气与冷烟气混合后通过布气装置输送至所述干燥段2中，这样可在最大程度上加快煤的干燥速度，大大改善荒煤气纯度，进而提高其热值，同时还可以大大降低后处理负荷，提高单台炉的产量。其烟气为自产煤气燃烧产生的高温烟气和其出口冷烟气相混合后产生的500-600℃的烟气。采用冷烟气配风既可以保证干燥段安全可靠，同时由于冷烟气中含有较多水分，从而提高其比热，使配风量减少，则所需管径较小，达到节约管材，降低成本的目的。

本发明的炭化活化一体炉还设置有烟气配气管线11，将干燥段2中产生的部分冷烟气与所述干燥燃烧器5排出的高温烟气混合后通过布气装置输送至所述干燥段2中。所述活化段4连接有蒸汽锅炉15，在蒸汽锅炉15与活化段4之间连接有水蒸气管线16，用于提供活化段4所需的活化介质。在所述荒煤气净化系统7与所述活化段4之间还连接有活化段燃烧器17，在活化段燃烧器17和水蒸气管线16之间还连接有配气调温装置18，将活化段燃烧器17排出的高温烟气与蒸汽锅炉15排出的水蒸气混合后输送至活化段4中所述活化段燃烧器17直接嵌入炉墙，能够减少热量损失、节省管道；因为活化段燃烧器17排出的高温烟气中基本不含氧气，作为活化剂通入活化段4中，可避免燃烧半焦，相比于现有技术中通入空气作为活化剂，本发明的炭化活化一体炉可避免烧碳，大大减少固定碳的损失。所述干燥段燃烧器5、所述炭化段燃烧器6、所述活化段燃烧器17和所述蒸汽锅炉15还连接有空气管线12，所述空气管线12上连接有空气鼓风机8，分别向所述干燥段燃烧器5、所述炭化段燃烧器6、所述活化段燃烧器17和所述蒸汽锅炉15提供助燃空气。 所述干燥段2上连接有冷烟气放空管线13。所述冷烟气放空管线13上还连接有水膜除尘器10。所述烟气放空管线13靠近干燥段2一侧还连接有烟气引风机9。所述干燥段2上方还设有煤斗1。

使用本发明时，原料煤从煤斗1进入干燥段2，在此处被热烟气经由冷烟气调温后的混合烟气加热到一定温度，以脱除其中的水分；干燥后的原料继续下行进入炭化段3，在该段，原料被热烟气经由冷煤气调温后的混合气体加热到一定温度，并发生炭化反应，脱除挥发份，形成一定的孔隙，为活化创造条件；该段产生的荒煤气经净化处理系统7后被送往干燥段2、炭化段3和活化段4，以为其反应提供热量。完成炭化后的物料继续下行进入活化段4，并被水蒸气活化，最终形成合格的产品。该段产生的水煤气被送往蒸汽锅炉燃烧，产生的蒸气一部分回炉自用，一部分外供。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种炭化活化一体炉，从上至下依次包括：

干燥段(2)，用来对原料煤进行干燥处理，排出冷烟气；

炭化段(3)，用来对经过干燥处理后的原料煤进行炭化处理，排出荒煤气；

活化段(4)，用来对经过炭化处理后的炭化料进行活化处理，排出水煤气；

其特征在于：所述炭化段(3)隔氧密封，并设有炭化段燃烧器(6)，燃烧所述炭化段(3)排出的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气通过布气装置输送至所述炭化段(3)中。

2.根据权利要求1所述的炭化活化一体炉，其特征在于：所述炭化段燃烧器(6)嵌入所述一体炉的炉墙内。

3.根据权利要求2所述的炭化活化一体炉，其特征在于：所述炭化段(3)和炭化段燃烧器(6)之间连接有对炭化段(3)产生的荒煤气进行净化处理的荒煤气净化系统(7)。

4.根据权利要求3所述的炭化活化一体炉，其特征在于：还设置有煤气配气管线(14)，将经过荒煤气净化系统(7)处理的部分荒煤气与所述炭化段燃烧器(6)排出的高温烟气混合后通过布气装置输送至所述炭化段(3)中。

5.根据权利要求3所述的炭化活化一体炉，其特征在于：在所述荒煤气净化系统(7)与所述干燥段(2)之间还连接有干燥段燃烧器(5)，燃烧部分经过所述荒煤气净化系统(7)净化后的所述荒煤气，燃烧产生的高温烟气通过布气装置输送至所述干燥段(2)中，所述干燥段燃烧器(5)嵌入所述一体炉的所述炉墙内。

6.根据权利要求5所述的炭化活化一体炉，其特征在于：还设置有烟气配气管线(11)，将干燥段(2)中产生的部分冷烟气与所述干燥燃烧器(5)排出的高温烟气混合后通过布气装置输送至所述干燥段(2)中。

7.根据权利要求6所述的炭化活化一体炉，其特征在于：所述活化段(4)连接有蒸汽锅炉(15)，在蒸汽锅炉(15)与活化段(4)之间连接有水蒸气管线(16)，用于提供活化段(4)所需的活化介质。

8.根据权利要求7所述的炭化活化一体炉，其特征在于：在所述荒煤气净化系统(7)与所述活化段(4)之间还连接有活化段燃烧器(17)，在活化段燃烧器(17)和水蒸气管线(16)之间还连接有配气调温装置(18)，将活化段燃烧器(17)排出的高温烟气与蒸汽锅炉(15)排出的水蒸气混合后输送至活化段(4)中，所述活化段燃烧器(17)嵌入所述一体炉的所述炉墙内。

9.根据权利要求8所述的炭化活化一体炉，其特征在于：所述干燥段燃烧器(5)、所述炭化段燃烧器(6)、所述活化段燃烧器(17)和所述蒸汽锅炉(15)还连接有空气管线(12)，所述空气管线(12)上连接有空气鼓风机(8)，分别向所述干燥段燃烧器(5)、所述炭化段燃烧器(6)、所述活化段燃烧器(17)和所述蒸汽锅炉(15)提供助燃空气。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的炭化活化一体炉，其特征在于：所述干燥段(2)上连接有冷烟气放空管线(13)；所述冷烟气放空管线(13)上还连接有水膜除尘器(10)。