CN106587060A - 一种外热式活化转炉及其生产活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外热式活化转炉，炉体包括筒体和安装在筒体两端的进料机构和出料机构，筒体包括由外而内依次连接的保温层、内筒体、物料通道和滑动支撑管板；进料机构包括进料管，固定进料管的进料板，连接进料板并固定在筒体上的进料罩，固定在进料罩内侧壁上的进料抄板，连接进料罩并固定在筒体上的进料管板，出气管安装在进料管板的中部；出料机构包括安装在筒体上的出料螺旋管和固定在筒体尾部盲板上的燃烧管；筒体内设置耐高温的管状物料通道，物料通道以炉体中心轴线沿同心圆分布，在物料通道之间的缝隙处设置若干根穿过筒体并固定在其上的配风管，并给出了生产活性炭的方法，适用于工业化连续生产，可靠性高、安全环保、产品质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种外热式活化转炉及其生产活性炭的方法，属于活性炭生产设备和加工技术领域。
背景技术
活化是生产活性炭过程中重要工序之一，该过程是把原料加热到活化温度并加入一定量的活化剂活化得到孔隙发达的炭素材料—活性炭。
目前生产活性炭的活化工艺设备主要有内热式和外热式，大部分企业仍然采用的是内热式工艺设备，这种工艺设备在实际生产中存在很多问题：如内热式活化工艺设备需要把氧气通入炉膛以保证炉膛温度，炭基物料也在炉膛内在高温状态下与氧气接触发生剧烈的氧化反应，炭基物料就会被烧蚀，部分已经活化好的孔隙及炭基骨架会被氧气烧穿断裂，孔隙结构被破坏，炭基材料的强度也被破坏，从而大幅降低最终产品的指标、强度和得率，因此，现有的内热式活化工艺设备不适用于生产高品质活性炭，并且内热式的工艺流程污染严重，安全性能极差，原材料损耗大，不适应大规模生产，已经不能适应活性炭快速发展和客户需求。
外热式活化转炉使炭基材料只和活化剂及其热解的挥发分及活化反应产生水煤气接触，不与高温废气、明火及空气接触，炭基材料没有被烧蚀破坏，其活化气氛较为纯净，其最终产品孔隙结构发达、强度好、得率高；这些特征使得外热式活化转炉成为发展的趋势和方向。
目前已公开的外热式活化转炉均需要外加燃料供热以确保物料维持活化温度所需要的热量，没能充分利用炭基材料的挥发分气体及活化反应的水煤气。通过外加燃料供热，使得转炉筒体变为导热介质，而筒体厚度厚，导热效果差，造成活化温度低，炭基无法按正常工艺温度要求活化，使得最终产品指标达不到要求；而将筒体厚度变薄，则导致筒体强度下降，使得炉体在高温状态下发生断裂或扭曲变形。
因此，活性炭工业化生产需要一种可靠性高、安全环保、产品质量稳定的外热式活化转炉，但现有技术中未见报道。本发明涉及一种外热式活化转炉，主要用于生产煤质、木质、沥青、树脂等原料及其炭化料加热到750～1000℃内加入活化剂（水蒸气）活化得到活性炭的装置及方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于工业化连续生产、可靠性高、安全环保、产品质量稳定的外热式活化转炉及其生产活性炭的方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术手段是：一种外热式活化转炉，包括炉体和安装在炉体外的传动机构，所述炉体包括筒体和安装在筒体两端的进料机构和出料机构，筒体包括由外而内依次连接的保温层、内筒体、物料通道和滑动支撑管板；所述进料机构包括进料管，固定进料管的进料板，连接进料板并固定在筒体上的进料罩，固定在进料罩内侧壁上的进料抄板，连接进料罩并固定在筒体上的进料管板，出气管安装在进料管板的中部；出料机构包括安装在筒体上的出料螺旋管和固定在筒体尾部盲板上的燃烧管；所述筒体内设置至少1个耐高温的管状物料通道，所述物料通道以炉体中心轴线沿同心圆分布，在物料通道之间的缝隙处设置若干根穿过筒体并固定在其上的配风管。
进一步的，所述炉体以进料端高于出料端的倾斜方向安装；所述筒体为圆柱体，安装在炉体外的传动机构包括安装在筒体外表面的滚圈、链轮，与滚圈相连的滚动组件，与链轮相连的驱动组件。
进一步的，所述物料通道的进料端与进料管板焊接固定；滑动支撑管板焊接固定在筒体的内侧，滑动支撑管板上设置有孔，物料通道的金属管体穿过该孔且与孔内壁留有间隙，扬料板设置于物料通道的内壁上。
进一步的，所述配风管焊接固定在筒体中部活化段内。
进一步的，所述出气管外设置有通过密封填料密封连接的出气管接头，蒸汽管固定在出气管中心轴线上，蒸汽管一端通过支气管连接固定在出气管上的汽包，蒸汽管另一端连接旋转接头，出气管上的汽包按照物料通道的数量连接相同数量分气管，并将相同数量的分气管另一端对应的接入物料通道内。
进一步的，所述保温层的保温材料采用耐高温轻型保温纤维类材料。
进一步的，所述外热式活化转炉生产活性炭的方法，其步骤如下：将炭基物料从外热式活化转炉的进料管进料，物料在物料通道内逐段加热，从常温加热到750～1000℃，将旋转接头、蒸汽管及其支气管加入的蒸汽作为活化剂通过汽包分气管加入到物料通道内，在筒体内不同温度下与炭基物料发生活化反应，使炭基物料形成发达的孔隙结构，生产出活性炭，从活化转炉的出料端的出料螺旋管排出；
物料在炭化或补充炭化过程中产生的挥发分和活化过程中反应产生水煤气通过筒体内部炉膛炉压和物料通道的压力控制使其与物料同向运动，挥发分和水煤气在物料通道的出料端口处排出，并进入转炉筒体内部炉膛，通过筒体尾部燃烧管和筒体中部活化段的配风管配风燃烧，通过配风量及炉膛负压大小来控制活化段温度，活化段的余热提供给炭化段或补充炭化段热量；最终废气通过进料端的出气管排出，进入到焚烧炉内进行二次焚烧，完全焚烧后的高温废气进入余热锅炉，后由引风机排出，余热锅炉产生的蒸汽接入旋转接头进入物料通道内作为活化剂活化炭基物料。
本发明的有益效果是：由于进料机构、炉体和配风管的设计巧妙，使得物料通道内物料受热且无燃烧，蒸汽管保证了活化剂完全的加入到物料通道内，配风管保证了炉体活化段可燃气燃烧所需要的氧气，滑动支撑管板消除了生产中的安全隐患，使设备整体可靠性高、安全环保，所生产的物料质量稳定，并能够连续工业化生产。
附图说明
下面结合视图和实施例对本发明做详细的描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2 为本发明生产活性炭的方法中设备连接示意图。
图中：1、筒体，2、出料螺旋管,3、滑动支撑管板,4、物料通道,5、扬料板，6、滚圈，7、链轮,8、进料管板,9、进料罩,10、进料板,11、进料管,12、出气管接头,13、旋转接头,14、蒸汽管,15、出气管,16、配风管,17、滚动组件,18、保温层,19、燃烧管。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种外热式活化转炉，包括炉体和安装在炉体外的传动机构，所述炉体包括筒体1和安装在筒体两端的进料机构和出料机构，筒体1包括由外而内依次连接的保温层18、内筒体、物料通道4和滑动支撑管板3；所述进料机构包括进料管11，固定进料管的进料板10，连接进料板10并固定在筒体1上的进料罩9，固定在进料罩9内侧壁上的进料抄板，连接进料罩9并固定在筒体上的进料管板8，出气管15安装在进料管板8的中部；出料机构包括安装在筒体1上的出料螺旋管2和固定在筒体尾部盲板上的燃烧管19。
所述筒体1内设置至少1个耐高温的管状物料通道4，所述物料通道4以炉体中心轴线沿同心圆分布，在物料通道4之间的缝隙处设置若干根穿过筒体1并固定在其上的配风管16。
由于将炉体设置为一端进料，一端出料，通过进料机构将物料分入管状物料通道内，并且在物料通道4之间的缝隙处设置若干根穿过筒体1并固定在其上的配风管16，由于进料机构、炉体和配风管的设计巧妙，使得物料通道内物料受热且无燃烧，蒸汽管保证了活化剂完全的加入到物料通道内，配风管保证了炉体活化段可燃气燃烧所需要的氧气。
实施例2
作为对实施例1的进一步优选，所述炉体以进料端高于出料端的倾斜方向安装；所述筒体1为圆柱体，安装在炉体外的传动机构包括安装在筒体外表面的滚圈6、链轮7，与滚圈6相连的滚动组件17，与链轮7相连的驱动组件。
所述物料通道4的进料端与进料管板8焊接固定；滑动支撑管板3焊接固定在筒体1的内侧，滑动支撑管板3上设置有孔，物料通道4的金属管体穿过该孔且与孔内壁留有间隙，扬料板5设置于物料通道4的内壁上。
所述配风管16焊接固定在筒体1中部活化段内。
所述出气管15外设置有通过密封填料密封连接的出气管接头12，蒸汽管14固定在出气管15中心轴线上，蒸汽管14一端通过支气管连接固定在出气管上的汽包，蒸汽管14另一端连接旋转接头13，出气管15上的汽包按照物料通道4的数量连接相同数量分气管，并将相同数量的分气管另一端对应的接入物料通道4内。
所述保温层18的保温材料采用耐高温轻型保温纤维类材料。
实施例3
作为实施例1、2在生产活性炭中的使用方法，所述外热式活化转炉生产活性炭的方法，其步骤如下：将炭基物料从外热式活化转炉的进料管进料，物料在物料通道内逐段加热，从常温加热到750～1000℃，将旋转接头、蒸汽管及其支气管加入的蒸汽作为活化剂通过汽包分气管加入到物料通道内，在筒体内不同温度下与炭基物料发生活化反应，使炭基物料形成发达的孔隙结构，生产出活性炭，从活化转炉的出料端的出料螺旋管排出；
物料在炭化或补充炭化过程中产生的挥发分和活化过程中反应产生水煤气通过筒体内部炉膛炉压和物料通道的压力控制使其与物料同向运动，挥发分和水煤气在物料通道的出料端口处排出，并进入转炉筒体内部炉膛，通过筒体尾部燃烧管和筒体中部活化段的配风管配风燃烧，通过配风量及炉膛负压大小来控制活化段温度，活化段的余热提供给炭化段或补充炭化段热量；最终废气通过进料端的出气管排出，进入到焚烧炉内进行二次焚烧，完全焚烧后的高温废气进入余热锅炉，后由引风机排出，余热锅炉产生的蒸汽接入旋转接头进入物料通道内作为活化剂活化炭基物料。
本发明通过对进料机构、炉体和配风管的设计巧妙，使得物料通道内物料受热且无燃烧，蒸汽管保证了活化剂完全的加入到物料通道内，配风管保证了炉体活化段可燃气燃烧所需要的氧气，滑动支撑管板消除了生产中的安全隐患，使设备整体可靠性高、安全环保，通过设计的生产方法配合设备，实现了生产的物料质量稳定，并能够连续工业化生产。
本发明中的所述物料指：生物质炭化料、煤质炭化料、生物质生料，原煤及用生物质粉、生物质炭化料粉或煤粉成型的生料。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种外热式活化转炉，包括炉体和安装在炉体外的传动机构，所述炉体包括筒体和安装在筒体两端的进料机构和出料机构，筒体包括由外而内依次连接的保温层、内筒体、物料通道和滑动支撑管板；所述进料机构包括进料管，固定进料管的进料板，连接进料板并固定在筒体上的进料罩，固定在进料罩内侧壁上的进料抄板，连接进料罩并固定在筒体上的进料管板，出气管安装在进料管板的中部；出料机构包括安装在筒体上的出料螺旋管和固定在筒体尾部盲板上的燃烧管；所述筒体内设置至少1个耐高温的管状物料通道，所述物料通道以炉体中心轴线沿同心圆分布，在物料通道之间的缝隙处设置若干根穿过筒体并固定在其上的配风管。
2.根据权利要求1所述的外热式活化转炉，其特征在于：所述炉体以进料端高于出料端的倾斜方向安装；所述筒体为圆柱体，安装在炉体外的传动机构包括安装在筒体外表面的滚圈、链轮，与滚圈相连的滚动组件，与链轮相连的驱动组件。
3.根据权利要求1所述的外热式活化转炉，其特征在于：所述物料通道的进料端与进料管板焊接固定；滑动支撑管板焊接固定在筒体的内侧，滑动支撑管板上设置有孔，物料通道的金属管体穿过该孔且与孔内壁留有间隙，扬料板设置于物料通道的内壁上。
4.根据权利要求1所述的外热式活化转炉，其特征在于：所述配风管焊接固定在筒体中部活化段内。
5.根据权利要求1所述的外热式活化转炉，其特征在于：所述出气管外设置有通过密封填料密封连接的出气管接头，蒸汽管固定在出气管中心轴线上，蒸汽管一端通过支气管连接固定在出气管上的汽包，蒸汽管另一端连接旋转接头，出气管上的汽包按照物料通道的数量连接相同数量分气管，并将相同数量的分气管另一端对应的接入物料通道内。
6.根据权利要求1所述的外热式活化转炉，其特征在于：所述保温层的保温材料采用耐高温轻型保温纤维类材料。
7.如权利要求1所述的外热式活化转炉生产活性炭的方法，其特征在于，步骤如下：将炭基物料从外热式活化转炉的进料管进料，物料在物料通道内逐段加热，从常温加热到750～1000℃，将旋转接头、蒸汽管及其支气管加入的蒸汽作为活化剂通过汽包分气管加入到物料通道内，在筒体内不同温度下与炭基物料发生活化反应，使炭基物料形成发达的孔隙结构，生产出活性炭，从活化转炉的出料端的出料螺旋管排出；
物料在炭化或补充炭化过程中产生的挥发分和活化过程中反应产生水煤气通过筒体内部炉膛炉压和物料通道的压力控制使其与物料同向运动，挥发分和水煤气在物料通道的出料端口处排出，并进入转炉筒体内部炉膛，通过筒体尾部燃烧管和筒体中部活化段的配风管配风燃烧，通过配风量及炉膛负压大小来控制活化段温度，活化段的余热提供给炭化段或补充炭化段热量；最终废气通过进料端的出气管排出，进入到焚烧炉内进行二次焚烧，完全焚烧后的高温废气进入余热锅炉，后由引风机排出，余热锅炉产生的蒸汽接入旋转接头进入物料通道内作为活化剂活化炭基物料。
8.根据权利要求7所述的外热式活化转炉生产活性炭的方法，其特征在于：所述物料为生物质炭化料、煤质炭化料、生物质生料，原煤及用生物质粉、生物质炭化料粉或煤粉成型的生料。
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