CN107188174B - 一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置，该装置由加热炉系统和余热利用系统两部分组成，秸秆放入活性炭制备室(1)后，在加热室(4)内加入燃料，启动加热系统，当温度达到要求后，停止供应燃料，依靠秸秆自身放热实现秸秆的碳化。当活性炭制备完成，启动拉手(6)，撤掉加热室底板(5)，使加热室(4)内残余的灰烬全部收集到储灰室(11)内，再撤掉储灰室(11)，两个系统对接，将制备的活性炭转移到活性炭冷却室(12)内，通过向热吸收室(13)内注水，实现余热的回收。该方法克服现有工艺余热利用率低、工艺复杂、维护困难、运行效率低、运行成本高等缺点，有效的利用秸秆自身热能。

Description

一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置

技术领域

本发明涉及环保工程的环保材料制备设备和能源回收技术领域，尤其涉及一种用于秸秆制备活性炭的多功能高温炉装置的开发。

背景技术

我国植物秸秆资源丰富，每年产生大量玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆。目前秸秆主要用于发电、直接还田、发酵制备沼气、农村农户燃料等，利用价值很低。特别是每年的夏季和秋季，农作物收获后，秸秆未能得到及时处理，农民在野外燃烧，对环境污染严重。虽然各地从管理角度采取措施，取得了一定的效果，但未能从根本上解决问题。为提高秸秆的利用价值，充分实现秸秆的资源化利用，从根本上杜绝秸秆燃烧对环境的污染，开发秸秆热解制备活性炭技术是一条有效的途径。

当前秸秆制备活性炭的方法较多，但是热解过程是不可缺少的一个处理环节，常规的加热炉，未能充分考虑热能的回收利用，因此，消耗的能量较高，制备活性炭的成本高。因此，开发多功能高温炉制备秸秆基活性炭具有重要意义。目前制备活性炭的高温炉，主要授权或公开的专利包括：一种再生活性炭加热炉(申请专利号：201620156105.0)、活性炭活化炉及活性炭生产方法(申请专利号：201610897961.6)、活性炭活化炉的炉体(申请专利号：201610897885.9)、一种自产水蒸气制活性炭的立式活化炉(申请专利号：201610880806.3)、一种化学法制活性炭的多层链板式活化炉(申请专利号：201610880799.7)、一种再生活性炭活化炉(申请专利号：201610274878.3)、斯列普活化炉能量梯级利用节能装置及方法应用(申请专利号：201410266755.6)、一种快速活化的活化炉(申请专利号：201410248595.2)、一种磷酸活性炭活化炉余热利用及尾气吸收设备(申请专利号：201410185764.2)、一种斯列普活化炉尾气中水蒸汽潜热回收方法(申请专利号：201310586296.5)、一种活性炭纤维材料制备用高温炉体的自动分段控制装置(申请专利号：201120534751.3)、一种用于制备活性炭纤维布的高温炉(申请专利号：201120497543.0)、高效节能卧式旋转活化炉(申请专利号：201110462387.9)、高效节能卧式旋转活化炉(申请专利号：201110462387.9)、一种改进的果壳活性炭活化炉(申请专利号：201110460891.5)、活化炉免蒸汽运行装置(申请专利号：201110170705.4)、一种电气混合能源加热炉(申请专利号：201010591275.9)、粉状木质原料一步物理法制活性炭的方法及炭活化炉(申请专利号：201010181027.7)、低能耗、高效率、连续化活性炭纤维生产炉(申请专利号：200920047532.5)、活性炭活化炉节能装置(申请专利号：200810079602.5)等等，以上这些专利高温炉装置耗能高，未能充分利用秸秆在制备活性碳过程中的自身放热，另外这些专利设备制备活性炭具有余热利用率低、工艺复杂、维护困难、运行效率低、运行成本高等一种或多种缺点。因此，开发一种工艺简单，低耗能、余热利用率高且使用和维修方便的新型多功能高温炉装置，对推进秸秆活性炭技术的进步具有重要现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于秸秆制备活性炭的多功能高温炉装置，不仅能够有效的提高秸秆利用率，同时降低秸秆对环境的污水，该装置采用空气保温系统，水循环吸收余热，通过布置加热管系统，实现秸秆自身的热能利用，该装置使用和维护方便，制造成本低，制备的活性炭产炭率高，能源利用率高，具有极高的推广应用价值。

本发明采取的技术方案如下：

一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置，其特征在于：该装置由加热炉系统和余热利用系统两部分组成，秸秆放入活性炭制备室1后，在加热室4内加入燃料，启动加热系统，当温度达到要求后，停止供应燃料，依靠秸秆自身放热实现秸秆的碳化；当活性炭制备完成，启动拉手6，撤掉加热室底板5，解开吊绳9，使加热室4内残余的灰烬全部收集到储灰室11内，再撤掉储灰室11，两个系统对接，将制备的活性炭转移到活性炭冷却室12内；活性炭制备室1内设置加热管2，加热管与加热板3和连杆18相连，活性炭制备室1设置保温壁7和活性炭制备室顶盖17，保温壁7上设置燃料输送口和送风口19；加热板3的下侧设置加热室4，加热室4下设置储灰室11，加热室4与储灰室11之间设置加热室底板5，加热室底板5一侧设置拉手6；活性炭冷却室12的周围侧壁及底部设置热吸收室13，热吸收室13设置注水口14和出水口15。

所述的高温炉炉体平面为圆形，活性炭制备室1净空直径为2.2～5.2m，净空高度为1.2～2.0m；所述的加热管2直径为10～20mm，布置间距为60～100mm；所述的保温壁7内净空厚度为150～200mm，内充空气；所述的加热室4净空高度为0.2～0.5m，储灰室11内净空高度为0.15～0.3m。

所述的活性炭冷却室12内净空高度比活性炭制备室1净空高度高50～100mm；所述的注水口14和出水口15口径一致，内径为15～20mm；所述的热吸收室13内净空厚度周围为200～400mm，底部净空厚度为150～300mm。

所述的活性炭制备时间为30～80min，制备的活性炭放置于活性炭冷却室12内冷却时间为10～20min且侧壁设置热吸收室13内水温低于25℃时停止。

所述的活性炭制备室顶盖17上设置的加热排气口10直径为20～50mm，与气体净化系统相连；所述的保温壁排气口8直径为5～10mm，为回流自闭式；所述的活性炭冷却室12上设置的冷却室顶盖16为密封设置。

所述的加热管2、加热板3和活性炭冷却室12的周围和底部均采用金属导热材料，其余均采用绝热材料，本装置所用材料均具有耐热性，耐热温度不低于900℃。

所述的注水口14的流速为1.1～2.4m/s，注入水的温度低于15℃。

如权利要求4所述的活性炭制备时间为温度达到要求后维持的时间，冷却室12冷却时间为放入冷却室12后维持的时间。

有益效果：本发明装置能够有效的利用秸秆自身的能量，同时有效的回收余热，降低活性炭制备成本，本装置能够实现连续制备活性炭，处理量大，本发明装置简单，使用方便，耗能低，本装置制备的秸秆基活性炭产炭率高，吸附性强；本发明装置简单，制造成本低，维护方便，使用寿命长，可操作性强，推广应用价值高。

附图说明

图1是本发明的加热炉剖面图。

图2是本发明的加热炉和余热利用系统组合剖面图。

图3是本发明的余热利用系统剖面图。

图4是本发明的加热炉平面图

图中，1、活性炭制备室，2、加热管，3、加热板，4、加热室，5、加热室底板，6、拉手，7、保温壁，8、保温壁排气口，9、吊绳，10、加热排气口，11、储灰室，12、活性炭冷却室，13、热吸收室，14、注水口，15、出水口，16、冷却室顶盖，17、活性炭制备室顶盖，18、连杆，19、燃料输送口和送风口。

具体实施方式地板

本发明以可再生材料秸秆为研究对象，开发秸秆制备活性炭新装置；本发明装置充分利用秸秆自身热能，采用空气保温，余热水冷却吸收，通过增设加热管，提高活性炭的制备效率，本发明能够实现秸秆的最大资源化利用，提高能源的利用率，解决当前秸秆处理难题。

以下结合实例对本发明进一步说明，具体实施步骤如下：

实例1：玉米秸秆基活性炭制备

制备的高温炉结构如图1～图4所示，炉体截面为圆形，活性炭制备室(1)净空直径为5.2m，净空高度为2.0m；加热管(2)直径为20mm，布置间距为100mm；保温壁(7)内净空厚度为200mm，内充空气；加热室(4)净空高度为0.5m，储灰室(11)内净空高度为0.3m。

将玉米秸秆放入活性炭制备室(1)内，在加热室(4)内放入焦炭，启动燃烧，当温度达到550℃时，停止供应燃料，制备活性炭维持温度不低于450℃的时间为80min，之后启动拉手(6)，撤掉加热室底板(5)，使加热室(4)内残余的灰烬全部收集到储灰室(11)内，再撤掉储灰室(11)，两个系统对接，解开吊绳(9)，将制备的活性炭转移到活性炭冷却室(12)内，制备的活性炭放置于活性炭冷却室(12)冷却时间为20min且侧壁和底部设置热吸收室(13)内水温低于25℃时停止。

活性炭冷却室(12)内净空高度比活性炭制备室(1)净空高度高100mm；注水口(14)和出水口(15)口径一致，内径为20mm，注水口(14)的流速为2.4m/s，注入水的温度低于15℃；热吸收室(13)内净空厚度周围为400mm，底部净空厚度为300mm。

活性炭制备室顶盖(17)上设置的加热排气口(10)直径为50mm，与气体净化系统相连；保温壁排气口(8)直径为10mm，为回流自闭式；活性炭冷却室(12)上设置的冷却室顶盖(16)为密封设置。

加热管(2)、加热板(3)和活性炭冷却室(12)的周围和底部均采用金属导热材料，其余均采用绝热材料，本装置所用材料均具有耐热性，耐热温度不低于900℃。

按上述方法制备的玉米秸秆基活性炭，经过加工后用于生活用水过滤器滤芯过滤材料，过滤效果好。

实例2：稻草秸秆基活性炭制备

如图1～图4所示，制备高温炉装置，高温炉炉体平面为圆形，活性炭制备室(1)净空直径为2.2m，净空高度为1.2m；加热管(2)直径为10mm，布置间距为60mm；保温壁(7)内净空厚度为150mm，内充空气；加热室(4)净空高度为0.2m，储灰室(11)内净空高度为0.15m。

活性炭冷却室(12)内净空高度比活性炭制备室(1)净空高度高50mm；注水口(14)和出水口(15)口径一致，内径为15mm，注水口(14)的流速为1.1m/s，注入水的温度低于15℃；热吸收室(13)内净空厚度周围为200mm，底部净空厚度为150mm。

将加工好的稻草秸秆放入高温炉体内，启动燃烧，加热温度到500℃，停止加热，维持不低于400℃时间为30min，制备的活性炭放置于活性炭冷却室(12)冷却时间为10min且侧壁和底部设置热吸收室(13)内水温低于25℃时停止。

活性炭制备室顶盖(17)上设置的加热排气口(10)直径为20mm，与气体净化系统相连；保温壁排气口(8)直径为5mm，为回流自闭式；活性炭冷却室(12)上设置的冷却室顶盖(16)为密封设置。

加热管(2)、加热板(3)和活性炭冷却室(12)的周围和底部均采用金属导热材料，其余均采用绝热材料，本装置所用材料均具有耐热性，耐热温度不低于900℃。

按上述方法制备的稻草秸秆基活性炭，加工后与其它基质混合用于处理的城市生活污水，效果较好。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在不脱离本发明实质的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置，其特征在于：该装置由加热炉系统和余热利用系统两部分组成，秸秆放入活性炭制备室(1)后，在加热室(4)内加入燃料，启动加热系统，当温度达到要求后，停止供应燃料，依靠秸秆自身放热实现秸秆的碳化；当活性炭制备完成，启动拉手(6)，撤掉加热室底板(5)，使加热室(4)内残余的灰烬全部收集到储灰室(11)内，再撤掉储灰室(11)，两个系统对接，解开吊绳(9)，将制备的活性炭转移到活性炭冷却室(12)内；活性炭制备室(1)内设置加热管(2)，加热管与加热板(3)和连杆(18)相连，活性炭制备室(1)设置保温壁(7)和活性炭制备室顶盖(17)，保温壁(7)上设置燃料输送口和送风口(19)；加热板(3)的下侧设置加热室(4)，加热室(4)下设置储灰室(11)，加热室(4)与储灰室(11)之间设置加热室底板(5)，加热室底板(5)一侧设置拉手(6)；活性炭冷却室(12)的周围侧壁及底部设置热吸收室(13)，热吸收室(13)设置注水口(14)和出水口(15)；高温炉炉体底平面为圆形，活性炭制备室(1)净空直径为2.2～5.2m，净空高度为1.2～2.0m；加热管(2)直径为10～20mm，布置间距为60～100mm；保温壁(7)内净空厚度为150～200mm，内充空气；加热室(4)净空高度为0.2～0.5m，储灰室(11)内净空高度为0.15～0.3m；活性炭冷却室(12)内净空高度比活性炭制备室(1)净空高度高50～100mm；注水口(14)和出水口(15)口径一致，内径为15～20mm；热吸收室(13)内净空厚度周围为200～400mm，底部净空厚度为150～300mm；活性炭制备时间为30～80min，制备的活性炭放置于活性炭冷却室(12)内冷却时间为10～20min且侧壁设置热吸收室(13)内水温低于25℃时停止；注水口(14)的流速为1.1～2.4m/s，注入水的温度低于15℃。

2.如权利要求1所述的一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置，活性炭制备室顶盖(17)上设置的加热排气口(10)直径为20～50mm，与气体净化系统相连；所述的保温壁排气口(8)直径为5～10mm，为回流自闭式；所述的活性炭冷却室(12)上设置的冷却室顶盖(16)为密封设置。

3.如权利要求1所述的一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置，加热管(2)、加热板(3)和活性炭冷却室(12)的周围和底部均采用金属导热材料，其余均采用绝热材料，本装置所用材料均具有耐热性，耐热温度不低于900℃。

4.如权利要求1所述的一种秸秆制备活性炭多功能高温炉装置，活性炭制备时间为温度达到要求后维持的时间，冷却室(12)冷却时间为放入冷却室(12)后维持的时间。