CN102515157A - 磷酸法活性炭自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磷酸法活性炭自动化生产线，包括供料系统、混合搅拌及炭活化系统、压滤回收系统、半成品干燥系统、磨炭系统、成品系统及自动控制系统；供料系统与混合搅拌及炭活化系统相连，输送粗干木屑及细干木屑；混合搅拌及炭活化系统与压滤回收系统相连，输送水磨后的炭浆；压滤回收系统与半成品干燥系统相连，输送半成品物料；半成品干燥系统与磨炭系统和成品系统相连，输送粉状活性炭；在自动控制系统的统一控制下，实现生产过程自动化、密闭化，所有流程都是在管道里完成，没有落地，基本杜绝粉尘等污染，而且生产运行成本比普通生产线节约15%，适应国家节能减排可持续发展的要求。

Description

磷酸法活性炭自动化生产线

技术领域

本发明涉及到自动生产线技术领域，具体是指磷酸法活性炭自动化生产线。

技术背景

作为基础功能性材料，广泛应用于发酵、生物、医药、环保等领域的活性炭，目前世界范围内还没有替代品。随着人们对食品安全、环保的重视度提高，对高品质活性炭的需求会越来越大。

活性炭生产包括供料系统、混合搅拌及炭活化系统、压滤回收系统、半成品干燥系统、磨炭系统、成品系统及自动控制系统等主要阶段。技术改造前各阶段设备间分离设置，人力物力投入多、物料流转损耗大、窑炉尾气排放多；活性炭生产使用的平板炉和普通转窑，能耗大，生产成本居高不下；以前生产1吨活性炭需20吨至30吨水；采用传统方法烧制活性炭，用木材做原料，既破坏森林资源，又增加成本。

自动化程度低、能耗大、资源利用率不高、尾气排放多等问题严重制约了活性炭生产的发展，不适应国家节能减排可持续发展的要求。

发明内容

本发明提供一种磷酸法活性炭自动化生产线，其主要目的在于克服磷酸法活性炭生产线系统设备各部分之间互相独立，其相互配合通过人工控制，物料输送流转依靠人力物力,各生产步骤难于谐调一致，生产效率低、能耗大、污染严重的缺点。

本发明采用如下技术方案：磷酸法活性炭自动化生产线，包括：

1)供料系统：实现输送物料、对物料进行干燥处理、并进行除尘等功能；

2)混合搅拌及炭化系统：将酸液和木屑混合搅拌，通过螺旋送料器送至回转窑进行炭化处理；对炭化料进行活化、沙石过滤，并对活化料进行水磨，变为炭浆；

3)压滤回收系统：进行固液分离，在板框中低浓度的磷酸液将活性炭中含有的高浓度磷酸萃取并带出压滤机，最终将活性炭中的磷酸除去；

4)半成品干燥系统：将压滤回收完的活性炭半成品进行气流烘干以适用于粉磨工段；

5)磨炭系统：对活性炭进行磨细形成粉状活性炭；

6)成品系统：对粉状活性炭进行匀质搅拌、除尘，并计量包装形成活性炭成品；

7)自动控制系统，用于控制上述各个系统的谐调工作；

供料系统与混合搅拌及炭活化系统相连，输送粗干木屑及细干木屑；混合搅拌及炭活化系统与压滤系统相连，输送水磨后的炭浆；压滤回收系统与与半成品干燥系统相连，输送半成品物料；半成品干燥系统与磨炭系统和成品系统相连，输送粉状活性炭；自动控制系统与上述各系统进行电气连接。

所述供料系统包括皮带输送机、圆筛、料仓、螺旋送料器、强化干燥器、煤气发生器、节能供热炉，冷热风阀、旋风分离器、引风机、布袋除尘器、星形卸料阀、传感器等；皮带输送机、圆筛、料仓、螺旋送料器组成送料分系统；强化干燥器、煤气发生器、节能供热炉，冷热风阀组成干燥分系统；旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀组成除尘及送料分系统；送料分系统与干燥分系统相连，干燥分系统与除尘及送料分系统相连；引风机为系统建立负压。

所述混合搅拌及炭活化系统包括酸液储罐、过渡料仓、螺旋送料器、搅拌器、卸料阀、回转窑、煤气发生器、节能供热炉、水磨及传感器等；酸液储罐、过渡料仓、螺旋送料器、搅拌器、卸料阀等组成混合搅拌分系统；过渡料仓、螺旋送料器、回转窑、煤气发生器、节能供热炉等组成炭化分系统；螺旋送料器及水磨等组成水磨分系统；混合搅拌分系统与炭化分系统相连，输送磷酸与木屑混合物料；炭化分系统与水磨分系统相连，输送炭化物料。

所述压滤回收系统包括炭浆储罐、压滤机、酸液梯度储罐、酸液储罐、电动阀门、皮带传送器、过渡料仓、星形卸料阀及传感器等；酸液梯度桶的液体主要是作为萃取介质，含有较高磷酸浓度的活性炭固体在板框压滤机中，梯度储罐中的液体通过酸洗泵抽到板框压滤机中，在板框中低浓度的磷酸液将活性炭中的高浓度磷酸萃取并带出压滤机，最终将活性炭中的磷酸除去。

所述半成品干燥系统包括螺旋送料器、强化干燥器、煤气发生器、节能供热炉、沙石过滤器、旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀及引风机等；强化干燥器、煤气发生器及节能供热炉等组成活化分系统；沙石过滤器、旋风分离器、布袋除尘器及星形卸料阀等组成活性炭筛选分系统；螺旋送料器向活化分系统输送炭化物料，活化分系统向活性炭筛选分系统输送活化物料，活性炭筛选分系统向后端输送筛选出的粗、细活性炭。

所述磨炭系统包括过渡料仓、磨机、旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀、螺旋送料器及粉炭输送泵等；磨机对过渡料仓输送来的活性炭进行碾磨，旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀等进行活性炭的分选，螺旋送料器和粉炭输送泵将粉状活性炭送入后端成品系统。

所述成品系统包括搅拌机、布袋除尘器、星形卸料阀等，进行粗、细活性炭的除尘及计量、包装。

本发明采用以上技术方案，通过包括供料系统、混合搅拌及炭活化系统、压滤回收系统、半成品干燥系统、磨炭系统、成品系统的直接管道连接，在自动控制系统的统一控制下，实现生产过程自动化、密闭化，所有流程都是在管道里完成，没有落地，基本杜绝粉尘等污染，而且生产成本比以前节约15%。

附图说明

图1是本发明总体结构框图；

图2是本发明供料系统结构图；

图3是本发明混合搅拌及炭活化系统结构图；

图4是本发明压滤回收系统结构图；

图5是本发明半成品干燥系统结构图；

图6是本发明磨炭系统结构图；

图7是本发明成品系统结构图。

具体实施方式

磷酸法活性炭自动化生产线，包括供料系统1、混合搅拌及炭活化系统2、压滤回收系统3、半成品干燥系统4、磨炭系统5、成品系统6及自动控制系统7。

供料系统1与混合搅拌及炭活化系统2相连，输送粗干木屑及细干木屑；混合搅拌及炭活化系统2与压滤回收系统相连，输送水磨后的炭浆；压滤回收系统与半成品干燥系统4相连，输送活化物料；磨炭系统与磨炭系统5和成品系统6相连，输送粉状活性炭自动控制系统7与上述各系统进行电气连接。

1、供料系统1

供料系统1包括皮带输送机101、圆筛102、料仓118、螺旋送料器103、强化干燥器106、煤气发生器121、节能供热炉104，热风阀120、冷风配风阀119、旋风分离器109、引风机113、布袋除尘器115、星形卸料阀111及116、传感器。

1）系统自动工作时，当检测到过渡料仓202缺料时，自动启动引风机113，为系统建立负压，同时安装在一工段控制室的警铃发出提示，提示往皮带输送机101上料的工人开始上料，皮带输送机同时工作；当过渡料仓202满时，热风阀120立即关闭，螺旋送料器103同时停止工作，待延时一定时间后系统全部停机。

2）强化干燥器106设置温度传感器（TT1），设置温度为150℃。通过检测此处的温度值，控制节能供热炉104的热风阀120及冷风配风阀119的开度。系统刚开机时，由于系统的温度低，冷风配风阀119关闭，热风阀120打开，当温度达到设定温度时，系统自动关小热风阀120，冷风配风阀119自动打开一定开度。在系统正常运行过程中，值班人员可手动调整热风阀120及冷风配风阀119的开度，以适应现场特定工况。

3）布袋除尘器115前端设置温度传感器(TT2)，设置温度为80～100℃。当检测到温度高于95℃时，自动关小热风阀120，同时打开冷风配风阀119。此时如果温度下降到90℃以下时，则重新恢复之前的状态。如果温度仍然上升，当温度超过100℃时，引风机113立即停止工作，同时热风阀120立即关闭，系统发出事故报警指示。

4）节能供热炉104内温度设定范围为450～550℃之间。通过调整供煤气管道上电动阀122开度大小，调整供气量，从而控制炉温。

5)料仓118内设置料位传感器(LIT12)，当下降到下限料位时，警铃自动发出报警，提示工作人员缺料；当到达上限料位时，皮带输送机101自动停止工作。

6)系统工作时星形卸料阀111和116同时工作，系统停止工作时，星形卸料阀也停止工作。

2、混合搅拌及炭活化系统2

混合搅拌及炭化系统2包括酸液储罐201、过渡料仓202、螺旋送料器215、搅拌器204、卸料阀212、回转窑207、煤气发生器211、节能供热炉210、水磨214及传感器。

1）系统自动工作时，当检测到过渡料仓202缺料时，供料系统的警铃发出提示，开始工作；当过渡料仓202满时，供料系统全部停机。

2）搅拌器需要进料时，星形卸料阀203和螺旋送料器215同时工作，延时一定时间排酸电动阀(D2-2)自动打开，酸液和木屑在搅拌器204内混合搅拌。当星形卸料阀203和螺旋送料器215开启一定时间后自动停止工作，停止进料。酸液则按照设定的进液量排液，排液完毕后，自动关闭电动阀（D2-2）。当电动阀（D2-2）关闭，搅拌一定时间后，卸料阀212自动打开卸料，卸料完毕自动关闭。然后开始下一个进料搅拌周期。

3）酸液储罐201装有液位变送器（LIT1），当星形卸料阀203开启后延迟一段时间，酸液储罐出口电动阀（D2-2）开启，当液位下降设定的高度时，出口电动阀（D2-2）自动关闭。

4）当电动阀（D2-2）关闭时，系统自动检测酸液储罐201内液位，当液位低于设定的下限值时，进酸电动阀（D2-1）开启，到达设定的上限液位值时进酸电动阀（D2-1）关闭。在酸液储罐201进酸的过程中，一旦出口电动阀（D2-2）收到指令需要开启时，进酸电动阀（D2-1）立即关闭，然后出口电动阀（D2-2）才可打开。

5）物料在搅拌器204中混合搅拌一定时间，卸料阀开启，开启一段时间后自动关闭卸料阀。

6）螺旋送料器206采用变频器控制，根据回转窑207窑尾安装的温度传感器(TT5)的反馈数值，调节螺旋送料器206的转速。窑尾温度较低时减少给料量，窑尾温度高时加大给料量。

7）回转窑207共有两个电机进行驱动，电机均采用变频器控制，两台电机保持恒转速运行，且运行速度保持一致。

8）节能供热炉210安装温度传感器（TT7），设置温度为650～700℃。当检测到温度较高时，自动关小煤气管道上的阀门（D2-3），温度较低时，开大煤气管道上的阀门（D2-3）。

3、压滤回收系统3

压滤系统3包括炭浆储罐301、压滤机303、酸液梯度储罐305、酸液储罐311、电动阀门、皮带传送器307、过渡料仓309、星形卸料阀310及传感器。

1）炭浆储罐301安装有液位变送器（LIT4），炭浆输送泵302共两台，一用一备，用一台泵向5台压滤机输送炭浆。当炭浆储罐内的液位低于设定的下限值时，炭浆输送泵停止工作，当炭浆储罐内的液位达到设定的上限值时，炭浆输送泵重新开始工作。

2）五台压滤机依次进行工作，工作方式完全一样，当其中一台压滤机进浆时，另外四台进浆口关闭。以1号压滤机为例，当进浆压力达到12MPa时，系统会发出一个信号给中控室或值班人员，值班人员检查1号压滤机无卸漏时，手动启动酸洗泵进行冲洗，当酸液梯度储罐内的水被全部打完时酸洗泵自动停止。

3）两台酸液梯度储罐305互为备用，两罐进出口管路用电动阀自动切换。一个作为主储水罐、另一个作为备用罐。

4、半成品干燥系统4

活化系统4包括螺旋送料器401、强化干燥器406、煤气发生器403、节能供热炉404、沙石过滤器408、旋风分离器411、布袋除尘器415、星形卸料阀409、410、412、416及引风机417。

1）系统自动工作时，当检测到过渡料仓501缺料时，自动启动引风机417，为系统建立负压，螺旋送料器开始工作；当过渡料仓202满时，热风阀（D4-2）立即关闭，螺旋送料器401同时停止工作，待延时一定时间后系统全部停机。

2）强化干燥器406设置温度传感器，设置温度为150℃。通过检测此处的温度值，控制节能供热炉404的热风阀（D4-2）及冷风配风阀（D4-1）的开度。系统刚开机时，由于系统的温度低，冷风配风阀（D4-1）关闭，热风阀（D4-2）打开，当温度达到设定温度时，系统自动关小热风阀（D4-2），冷风配风阀（D4-1）自动打开一定开度。在系统正常运行过程中，值班人员可在中控电脑上手动输入热风阀（D4-2）及冷风配风阀（D4-1）的开度开度大小，以适应现场特定工况。

3）布袋除尘器415前端设置温度传感器(TT9)，设置温度为80～100℃。当检测到温度高于95℃时，自动关小热风阀（D4-2），同时打开冷风配风阀（D4-1）。此时如果温度下降到90℃以下时，则重新恢复之前的状态。如果温度仍然上升，当温度超过100℃时，引风机417立即停止工作，同时热风阀（D4-2）立即关闭，系统发出事故报警指示。

4）节能供热炉404内温度设定范围为450～550℃之间。通过调整供煤气管道上的电动阀（D4-3）开度大小，调整供气量，从而控制炉温。

5）系统工作时星形卸料阀409、410、412、416同时工作，系统停止工作时，星形卸料阀也停止工作。

5、磨炭系统5

磨炭系统5包括过渡料仓501、磨机503、旋风分离器504、布袋除尘器505、星形卸料阀502、506、508、509、513、螺旋送料器510及粉炭输送泵511。

1）系统自动工作时，当检测到过渡料仓501的料位位于上限和下限中间某一位置时，自动启动引风机512，为系统建立负压，同时启动磨机503、回转下料器502。当过渡料仓501达到上限料位时，延时一定时间后，上个工段全部停机，如果在延时时间段内料位又低于上限料位，则延时停止，系统继续正常工作。当过渡料仓501料位低于下限设定料位时，系统自动发出报警信号。

2）星形卸料阀502采用变频调速，根据磨炭机503的处理量调整转速。

3）当检测到过渡料仓501料位到达上限料位时，系统首先关闭星形卸料阀502，延时一定时间后同时关闭磨机503、星形卸料阀513、506、引风机512；当过渡料仓501的料位低于某设定值时，再重新启动。启动顺序为：引风机512→磨炭机503→星形卸料阀506、513→星形卸料阀508、509。

4）系统工作时，过渡料仓507的炭粉通过星形卸料阀508、509与螺旋送料器510输送到粉炭输送泵511。控制顺序为：螺旋送料器510送料时间计时10分钟后停止工作，然后启动粉炭输送泵511，粉炭输送泵511经过5次脉冲气力输送后，停止工作，螺旋送料器510重新工作，以此循环。当过渡料仓507的粉炭低于下限料位时，回转下料器508、509、螺旋送料器510、粉炭输送泵511停止工作，等待进料。

6、成品系统6

成品系统6包括搅拌机601、602、布袋除尘器603、604、星形卸料阀605、606。

系统自动工作时由上一工段的粉炭输送泵511进入本工段的搅拌机601、602中，601和602依次循环进料，电动阀D6-1和D6-2不得同时开启。

Claims (7)

1.磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：其包括：

1)供料系统：实现输送物料、对物料进行干燥处理、并进行除尘等功能；

2)混合搅拌及炭化系统：将酸液和木屑混合搅拌，通过螺旋送料器送至回转窑进行炭化处理；对炭化料进行活化、沙石过滤，并对活化料进行水磨，变为炭浆；

3)压滤回收系统：进行固液分离，在板框中低浓度的磷酸液将活性炭中含有的高浓度磷酸萃取并带出压滤机，最终将活性炭中的磷酸除去；

4)半成品干燥系统：将压滤回收完的活性炭半成品进行气流烘干以适用于粉磨工段；

5)磨炭系统：对活性炭进行磨细形成粉状活性炭；

6)成品系统：对粉状活性炭进行匀质搅拌、除尘，并计量包装形成活性炭成品；

7)自动控制系统，用于控制上述各个系统的谐调工作；

供料系统与混合搅拌及炭活化系统相连，输送粗干木屑及细干木屑；混合搅拌及炭活化系统与压滤回收系统相连，输送水磨后的炭浆；压滤回收系统与半成品干燥系统相连，输送半成品物料；半成品干燥系统与磨炭系统和成品系统相连，输送粉状活性炭；自动控制系统与上述各系统进行电气连接。

2.根据权利要求1所述的磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：所述供料系统包括皮带输送机、圆筛、料仓、螺旋送料器、强化干燥器、煤气发生器、节能供热炉，冷热风阀、旋风分离器、引风机、布袋除尘器、星形卸料阀、传感器等；皮带输送机、圆筛、料仓、螺旋送料器组成送料分系统；强化干燥器、煤气发生器、节能供热炉，冷热风阀组成干燥分系统；旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀组成除尘及送料分系统；送料分系统与干燥分系统相连，干燥分系统与除尘及送料分系统相连；引风机为系统建立负压。

3.根据权利要求1所述的磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：所述混合搅拌及炭活化系统包括酸液储罐、过渡料仓、螺旋送料器、搅拌器、卸料阀、回转窑、煤气发生器、节能供热炉、水磨及传感器等；酸液储罐、过渡料仓、螺旋送料器、搅拌器、卸料阀等组成混合搅拌分系统；过渡料仓、螺旋送料器、回转窑、煤气发生器、节能供热炉等组成炭化分系统；螺旋送料器及水磨等组成水磨分系统；混合搅拌分系统与炭化分系统相连，输送磷酸与木屑混合物料；炭化分系统与水磨分系统相连，输送炭活化物料。

4.根据权利要求1所述的磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：所述压滤回收系统包括炭浆储罐、压滤机、酸液梯度储罐、酸液储罐、电动阀门、皮带传送器、过渡料仓、星形卸料阀及传感器等；酸液梯度桶的液体主要是作为萃取介质，含有较高磷酸浓度的活性炭固体在板框压滤机中，梯度储罐中的液体通过酸洗泵抽到板框压滤机中，在板框中低浓度的磷酸液将活性炭中的高浓度磷酸萃取并带出压滤机，最终将活性炭中的磷酸除去。

5.根据权利要求1所述的磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：所述半成品干燥系统包括螺旋送料器、强化干燥器、煤气发生器、节能供热炉、沙石过滤器、旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀及引风机等；强化干燥器、煤气发生器及节能供热炉等组成活化分系统；沙石过滤器、旋风分离器、布袋除尘器及星形卸料阀等组成活性炭筛选分系统；螺旋送料器向活化分系统输送炭化物料，活化分系统向活性炭筛选分系统输送活化物料，活性炭筛选分系统向后端输送筛选出的粗、细活性炭。

6.根据权利要求1所述的磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：所述磨炭系统包括过渡料仓、磨机、旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀、螺旋送料器及粉炭输送泵等；磨机对过渡料仓输送来的活性炭进行碾磨，旋风分离器、布袋除尘器、星形卸料阀等进行活性炭的分选，螺旋送料器和粉炭输送泵将粉状活性炭送入后端成品系统。

7.根据权利要求1所述的磷酸法活性炭自动化生产线，其特征在于：所述成品系统包括搅拌机、布袋除尘器、星形卸料阀等，进行粗、细活性炭的除尘及计量、包装。

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