CN104003385A - 斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用 - Google Patents

Abstract

本发明是一种斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用，斯列普活化炉与蓄热室连通，蓄热室的烟气出口处安装闸门状换向装置，蓄热室的烟气出口与烟道连通，烟道的一个分支与蒸汽射流装置的一端连通，在这一端也有水蒸气入口，蒸汽射流装置另一端与蓄热室连通，烟道另一个分支与蓄热燃烧室连通，蓄热燃烧室与余热锅炉连通，余热锅炉出水蒸气管道的一个分支与蒸汽射流装置的水蒸气入口连通，余热锅炉的烟气出口与烟囱连通；活性炭生产过程中的废炉气，通过梯级一级水蒸气循环利用和梯级二级蓄热燃烧换热产生水蒸气，达到废炉气余热、余压和余能充分高效利用和最终降低生产成本的目的，整个过程有智能控制器参与调控。

Description

斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用

技术领域：

本发明涉及斯列普活化炉废炉气循环利用工艺及设备，尤其是斯列普活化炉废炉气能量梯级利用领域，一种斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用。

背景技术：

煤质活性炭产品因具有独特的产品吸附性能，而广泛应用在空气净化和污水处理等工业领域。但是现有的规模以上活性炭企业，普遍存在能耗高，成本高，效益差等问题，为了减少燃煤锅炉对环境的污染，活性炭行业的燃煤锅炉将被斯列普活化炉节能装置替代，但是斯列普活化炉生产活性炭的过程中，废炉气潜热很高并且富含大量、水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷类芳烃等物质，其中还原性介质水蒸气和一氧化碳可以做为活化剂循环利用，如果直接排放就造成了大量的浪费并且污染环境，活性炭生产过程中水蒸汽费用占到产品成本15%左右，减少生产用水蒸汽的使用量是降低成本的最有效途径。

目前用于生产活性炭的斯列普活化炉的废炉气通常是经过净化后直接排放，也有一部分废炉气是用装置将尾气流射回斯列普活化炉，这仅仅是解决了水蒸气的循环利用，烟气中的余热和废炉气中的可燃有害气体仍旧一起通过烟道和烟囱直接排放到大气中了。综上所述，这种装置并没有解决余热的利用以及尾气中可燃的有害气体的处理，依旧造成了尾气有害成分过多同时余热浪费，整体效率有限。

也有一部分设备像专利CN201917227U，是将废炉气燃烧并接余热锅炉从而产生水蒸气供活化炉利用，但废炉气中的大量水蒸气直接浪费掉了，实际生产过程中这种装置因为废炉气热量不够或者可燃气体浓度较低，点燃废炉气困难甚至有时候点燃后还会熄灭，利用余热转化成水蒸气的效率也不是很高，同时使用不方便，安全性也不稳定。

并且现有技术引入智能控制的较少，很多操作都不是计算机直接控制，而是还要人工操作，费时费力还精确度不高。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，充分利用斯列普活化炉废炉气，实现斯列普活化炉废炉气中水蒸气及余热的充分回收利用，达到降低生产成本、节能减排和高效循环利用的目的，设计了本发明的技术方案。

本发明是将活性炭生产过程中活化炉的废炉气，通过梯级一级循环和梯级二级蓄热燃烧换热产生的水蒸汽完全代替原活性炭生产时需要燃煤锅炉产生的水蒸汽，达到废炉气余热、余压和余能充分高效利用和最终降低生产成本的目的，整个过程有智能控制器参与调控。

为实现以上目标，本发明采用的技术方案是：

斯列普活化炉能量梯级利用节能装置包括：斯列普活化炉及蓄热室、蒸汽射流装置、换向装置、蓄热燃烧室、余热锅炉、智能控制器和烟囱；斯列普活化炉与蓄热室连通，蓄热室的烟气出口处安装闸门状换向装置，蓄热室的烟气出口与烟道连通，烟道的一个分支与蒸汽射流装置的一端连通，在烟道与蒸汽射流装置连通的一端也有水蒸汽入口，蒸汽射流装置另一端与蓄热室连通，烟道另一个分支与蓄热燃烧室连通，蓄热燃烧室的出气口与余热锅炉连通，余热锅炉出水蒸气的管道一个分支与蒸汽射流装置的水蒸汽入口连通，余热锅炉的烟气出口与烟囱连通。

作为本发明的一种技术方案，余热锅炉与制水设备连接，余热锅炉中的水是来自制水设备制得的软化水。

余热锅炉与蒸汽射流装置连通的管道内安装有水蒸汽压力传感器，余热锅炉的出水蒸汽口安装有水蒸汽流量传感器和水蒸气分流控制阀门。

智能控制器与换向装置、蒸汽射流装置、蒸汽压力传感器、蒸汽流量传感器和水蒸气分流控制阀门连接，蒸汽压力传感器、蒸汽流量传感器将信号传输给智能控制器，智能控制器接收并处理信号，同时将命令传输给换向装置、蒸汽射流装置和水蒸气分流控制阀门。 

余热锅炉与蒸汽射流装置连通管道内的蒸汽压力传感器将信号传输给智能控制器，智能控制器接收并处理信号，同时将命令传输给水蒸气分流控制阀门，余热锅炉与蒸汽射流装置连通管道内的压力控制在0.4-0.6 MPa。

一种斯列普活化炉能量梯级利用节能装置的方法，其特征在与：

梯级一级：斯列普活化炉蓄热室的烟气排放到烟道中，约25%-35%的烟气借助蒸汽射流装置，随同余热锅炉的水蒸气一起返回到蓄热室中，供活化炉中使用；

梯级二级：剩下的约65%-75%的烟气进入到蓄热燃烧室中，蓄热燃烧室配风完全燃烧，蓄热燃烧室的炉内温度达到850-950℃；蓄热燃烧室燃烧产生的热量到达余热锅炉，和余热锅炉中的软化水进行热交换；余热锅炉热交换产生的水蒸气通过水蒸气分流控制阀门一部分到达蒸汽射流装置，随同烟气一起进入蓄热室，供活化炉中使用；余热锅炉热交换产生的水蒸气通过水蒸气分流控制阀门另一部分送往公共蒸汽管道供炭化、采暖、淋浴或汽轮机发电使用。蓄热燃烧室完全燃烧后的烟气通过余热锅炉，热量和余热锅炉热量交换后，剩下的炉气通过烟囱排放到大气。

本发明所述的一种斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用最终目的是为可以控制碳排放、开展节能降耗，低碳、清洁、环保、节能的资源节约型、环境友好型社会建设做出突出贡献。

附图说明：

附图1是斯列普活化炉能量梯级利用节能装置的结构示意图。

图中：斯列普活化炉1、蓄热室2、蒸汽射流装置3、换向装置4、蓄热燃烧室5、余热锅炉6、智能控制器7和烟囱8。

具体实施方式：

以下结合附图对斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用作进一步详细说明。

结合实际生产，斯列普活化炉1由两个相互连通的活化炉1A和活化炉1B构成，活化炉1A和活化炉1B分别与各自的蓄热室2A和蓄热室2B连通，蓄热室2A和蓄热室2B的烟气出口处各安装一个闸门状换向装置4A和闸门状换向装置4B，蓄热室2A和蓄热室2B的烟气出口均与烟道连通；烟道的一个分支与蒸汽射流装置3A一端连通，在烟道与蒸汽射流装置3A连通的一端也有水蒸汽入口，蒸汽射流装置3A另一端与蓄热室2A连通，烟道的另一个分支与蒸汽射流装置3B一端连通，在烟道与蒸汽射流装置3B连通的一端也有水蒸汽入口，蒸汽射流装置3B另一端与蓄热室2B连通。

工作的时候，活化炉1A和活化炉1B是交替工作的，活化炉1A工作时，闸门状换向装置4A关闭，蒸汽射流装置3A开启，活化炉1B的蒸汽射流装置3B关闭，闸门状换向装置4B开启，排放烟气进入烟道中，一个工作时间后，活化炉1B工作时，闸门状换向装置4B关闭，蒸汽射流装置3B开启，活化炉1A的蒸汽射流装置3A关闭，闸门状换向装置4A开启，排放烟气进入烟道中。

烟道另一个分支与蓄热燃烧室5连通，蓄热燃烧室5的出气口与余热锅炉6连通，余热锅炉6与制水设备连接，余热锅炉6中的水是来自制水设备制得的软化水，余热锅炉6与蒸汽射流装置3连通的管道内安装有水蒸汽压力传感器，余热锅炉6的出水蒸汽口安装有水蒸汽流量传感器和水蒸气分流控制阀门，余热锅炉6的出水蒸气管道的一个分支与蒸汽射流装置3A的水蒸汽入口连通，余热锅炉6的出水蒸气管道的另一个分支与蒸汽射流装置3B的水蒸汽入口连通，余热锅炉6的出水蒸气的管道还有一个分支与公共蒸汽管道连通供炭化、采暖、淋浴或汽轮机发电使用，余热锅炉6的烟气出口与烟囱8连通。

工作的时候，蒸汽压力传感器、蒸汽流量传感器将信号传输给智能控制器7，智能控制器7接收并处理信号，同时将命令传输给换向装置4、蒸汽射流装置3和水蒸气分流控制阀门；余热锅炉6与蒸汽射流装置3连通管道内的蒸汽压力传感器将信号传输给智能控制器7，智能控制器7接收并处理信号，同时将命令传输给水蒸气分流控制阀门，将余热锅炉6与蒸汽射流装置3连通管道内的压力控制在0.4-0.6 Mpa，在这个压力范围内，能保证通过蒸汽射流装置3的水蒸气有合适的压力将合适量的废炉气一起送返到蓄热室2底部，重新进入活化炉1内。余热锅炉6产生的多余的水蒸气，进入公共蒸汽管道，供炭化、采暖、淋浴或汽轮机发电等其他方面使用。

在实际生产过程中，如果余热锅炉6出了问题需要维修，那么通过智能控制器7，传达命令给公共蒸汽管道中的水蒸气泵，将水蒸汽泵到蒸汽射流装置3，供活化炉1使用，不耽误生产工作。

以下是斯列普活化炉1能量梯级利用节能装置的方法：

梯级一级：以前通过烟囱8直接排入大气的斯列普活化炉1废炉气主要成分为水蒸汽约40%，二氧化碳约20%，一氧化碳、氢气和甲烷类芳烃约40%，现在将上述斯列普活化炉1废炉气的一部分采用蒸汽射流装置3，依靠换向时通入蓄热室2底部水蒸汽的自身压力，将25%-35%的废炉气随同水蒸汽一起送回蓄热室2底部，重新进入活炉内参与碳和水蒸汽的反应，达到减少蒸汽用量和优化炉内活化气氛，改善活性炭品质的目的。废炉气进入的量是借助余热锅炉6内部水蒸气的压力调节，水蒸气的压力较大则废炉气进入量的就较多，水蒸气压力较小则废炉气进入的量就较少；水蒸气的压力要控制在0.4-0.6 Mpa范围内，压力太小，返回蓄热室2的废炉气太少，没有充分循环利用废炉气中的水蒸气，压力太高则带入过多的废炉气返回蓄热室2造成整体系统不稳定，对活性炭的质量和整个系统的安全是有不良影响的。

梯级二级：斯列普活化炉1废炉气没有返回蓄热室2的约75%-65%的废炉气成分为水蒸汽约30%，二氧化碳约25%，一氧化碳、氢气和甲烷类芳烃约45%，炉气温度360℃，这些废炉气含有相当热量，如果不蓄热并配风，直接换热效率很低，所以将这部分废炉气通入蓄热燃烧室5中，先蓄热达到燃点，后配风使其充分燃烧，产生的热量经余热锅炉6换热，余热锅炉6产生的水蒸汽，通过智能控制器7判断蒸汽压力传感器、蒸汽流量传感器传输来的信号，控制水蒸气分流控制阀门，选择一定量的水蒸气供应活化炉1的生产，剩下的水蒸气供应厂区别的需要，如汽轮机发电或暖气等，最终达到能量梯级利用、降低成本、节能减排和高效循环利用的目的。后蓄热燃烧室5的炉内温度850-950℃，经余热锅炉6换热后外排的炉气温度在220℃，通过风机外排，外排气体的成分为水蒸气约30%，二氧化碳约55%，氮气15%，温度220℃。最后外排的炉气温度过高或者过低，对设备都有影响，如果外排炉气温度过高，则影响风机等设备的使用寿命，高温对设备影响较大，使得整体系统不稳定存在安全隐患，如果外排炉气温度过低，低于露点温度，会产生含酸的水汽造成对设备的腐蚀；而220℃的烟气温度适中，既不会像高温烟气那样对设备造成损坏也不会像低温烟气那样产生腐蚀性含酸水汽。 

目前本发明应用的斯列普活化炉1，每台斯列普活化炉1配备蒸汽射流装置3两个，完成废炉气梯级一级循环利用，减少蒸汽使用量的25%-35%；斯列普活化炉1的废炉气通过烟道和闸门状换向装置4的引导，进入后面匹配配备的一套蓄热燃烧器，在蓄热燃烧室5中废炉气先蓄热达到燃点，配风后使其充分燃烧，热量在余热锅炉6进行换热后，废炉气再外排，完成废炉气梯级二级利用。

本发明有一种实施例是将两个以上的斯列普活化炉1烟气管道汇总到一个蓄热燃烧室5中，进行充分燃烧并且余热交换。

经测试本发明斯列普活化炉1废气能量梯级利用节能装置每生产一吨常规指标活性炭，余热锅炉6能产生十一吨过热水蒸气，完全替代燃煤锅炉满足活化炉1的自身用汽，能降低产品生产成本15%，实用性强，有巨大的经济价值。

Claims (6)

1.一种斯列普活化炉能量梯级利用节能装置，其特征在于包括：斯列普活化炉及蓄热室、蒸汽射流装置、换向装置、蓄热燃烧室、余热锅炉、智能控制器和烟囱；斯列普活化炉与蓄热室连通，蓄热室的烟气出口处安装闸门状换向装置，蓄热室的烟气出口与烟道连通，烟道的一个分支与蒸汽射流装置的一端连通，在烟道与蒸汽射流装置连通的一端也有水蒸汽入口，蒸汽射流装置另一端与蓄热室连通，烟道另一个分支与蓄热燃烧室连通，蓄热燃烧室的出气口与余热锅炉连通，余热锅炉出水蒸气的管道一个分支与蒸汽射流装置的水蒸汽入口连通，余热锅炉的烟气出口与烟囱连通。

2.根据权利要求1所述的斯列普活化炉能量梯级利用节能装置，其特征在于：余热锅炉与制水设备连接，余热锅炉中的水是来自制水设备制得的软化水。

3.根据权利要求2所述的斯列普活化炉能量梯级利用节能装置，其特征在于：余热锅炉与蒸汽射流装置连通的管道内安装有水蒸汽压力传感器，余热锅炉的出水蒸汽口安装有水蒸汽流量传感器和水蒸气分流控制阀门。

4.根据权利要求3所述的斯列普活化炉能量梯级利用节能装置，其特征在于智能控制器与换向装置、蒸汽射流装置、蒸汽压力传感器、蒸汽流量传感器和水蒸气分流控制阀门连接，蒸汽压力传感器、蒸汽流量传感器将信号传输给智能控制器，智能控制器接收并处理信号，同时将命令传输给换向装置、蒸汽射流装置和水蒸气分流控制阀门。

5.根据权利要求4所述的斯列普活化炉能量梯级利用节能装置，其特征在于：余热锅炉与蒸汽射流装置连通管道内的蒸汽压力传感器将信号传输给智能控制器，智能控制器接收并处理信号，同时将命令传输给水蒸气分流控制阀门，余热锅炉与蒸汽射流装置连通管道内的压力控制在0.4-0.6 MPa。

6.根据权利要求5所述的斯列普活化炉能量梯级利用节能装置的方法，其特征在与：

梯级一级：斯列普活化炉蓄热室的烟气排放到烟道中，约25%-35%的烟气借助蒸汽射流装置，随同余热锅炉的水蒸气一起返回到蓄热室中，供活化炉中使用；

梯级二级：剩下的约65%-75%的烟气进入到蓄热燃烧室中，蓄热燃烧室配风完全燃烧，蓄热燃烧室的炉内温度达到850-950℃；蓄热燃烧室燃烧产生的热量到达余热锅炉，和余热锅炉中的软化水进行热交换；余热锅炉热交换产生的水蒸气通过水蒸气分流控制阀门一部分到达蒸汽射流装置，随同烟气一起进入蓄热室，供活化炉中使用；余热锅炉热交换产生的水蒸气通过水蒸气分流控制阀门另一部分送往公共蒸汽管道供炭化、采暖、淋浴或汽轮机发电使用;

蓄热燃烧室完全燃烧后的烟气通过余热锅炉，热量和余热锅炉热量交换后，剩下的炉气通过烟囱排放到大气。