CN107954426A - 用于生成活性炭的装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于生成活性炭的装置，其包括：处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩锥形形状，下段部分从所述上段部分向下延伸以与顶板一起形成中空腔体；以及电加热器组，设置在处理室内，电加热器组包括多个电加热棒，多个加热棒以处理室的顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂，其中多个电加热棒的每一个包括上加热段和下加热段，所述上加热段将活性炭原料加热至使其炭化，并且所述下加热段将炭化的活性炭原料加热至使其活化。

Description

用于生成活性炭的装置

技术领域

本发明涉及用于生成活性炭的装置。

背景技术

目前活性炭的制造过程，通常由两种设备来完成，即炭化炉与活化炉，炭化炉先将活性炭原料进行炭化处理(将原料中的水、油及可燃气体挥发分通过加热400℃-600℃的方式与原料分离)，再将炭化料放入活化炉中将炉温控制在800℃-1000℃，同时通入水蒸气进行氧化反应，制成细孔结构发达的活性炭。

本申请的发明人多年来一直致力于物料处理研究工作和对物料处理装置的设计工作。近年来获得的与本案相关的专利以及提交的在审查中的专利申请引用列表如下：

1、中国专利号：ZL201210537632.2

2、中国专利申请公开号：CN103881737A

3、中国专利申请公开号：CN106015594A

4、中国专利号：CN204512463U

5、中国专利申请号：201710343735.80

上述专利、专利公开和专利申请通过全文引用结合于此。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种装置使炭化炉和活化炉合二而一，由一个装置来生成活性炭。

为了解决上述技术问题，本申请提供一种用于生成活性炭的装置，包括：处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩锥形形状，下段部分从上段部分向下延伸以与顶板一起形成中空腔体；以及电加热器组，设置在处理室内，电加热器组包括多个电加热棒，多个加热棒以处理室的顶板的几何中心为中心均匀地设置为从顶板向下悬垂，其中多个电加热棒的每一个包括上加热段和下加热段，上加热段将活性炭原料加热至使其炭化，并且下加热段将炭化的活性炭原料加热至使其活化。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括位于顶板之上的进料斗。

根据本申请的实施例，进料斗可包括均布在顶板上的2至4个连体进料斗。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括位于处理室的上段部分靠近顶板且通向处理室之外的排气管，排气管可与气体回收装置连接。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括位于处理室的上段部分的底部且连接蒸汽源的蒸汽注入管。

根据本申请的实施例，处理室的下段部分是排料斗。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括与排料斗的出口连接的拨轮排料阀。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括在拨轮排料阀下游且与其连接的储料筒。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括设置在储料筒的下端以关闭或打开储料筒的下端开口的密封插板阀。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括设置在储料筒壁上的料位计，密封插板阀根据料位计提供的料位信息打开或关闭。

根据本申请的实施例，处理室的上段部分周围可包括隔热绝缘层。

根据本申请的实施例，处理室的横截面可具有矩形形状。

根据本申请的实施例，拨轮排料阀可包括阀体和可旋转地安装在阀体内的阀芯，阀芯包括中空体的本体部分和设置在本体部分周围的拨料板。

根据本申请的实施例，阀体可包括中空夹层的壁板，中空夹层的壁板的两端可分别连接进水管和出水管，并且阀芯的本体部分的两端可分别连接进水管和出水管，通过对阀芯和阀体的冷却水循环而实现拨轮排料阀的冷却以及热量回收。

根据本申请的实施例，密封插板阀可包括与储料筒连接的阀体以及相对于阀体可平移运动的插板，并且包括与插板连接以对其推拉的执行机构，执行机构根据料位计提供的料位信息而实施插板阀的打开或关闭。

根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置可实现如下有益效果。

根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置包括处理室和设置在处理室内的电加热器组，电加热器组包括多个电加热棒，以处理室的顶板的几何中心为中心均匀地设置为从顶板向下悬垂，多个电加热棒的每一个包括上加热段和下加热段，上加热段将活性炭原料加热至使其炭化，并且下加热段将炭化的活性炭原料加热至使其活化。因此，与现有技术的活性炭生成装置相比，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置使炭化炉和活化炉有机地成为一体，避免了炭化的活性炭原料从炭化炉出炉后进行降温(温度降至60℃以下)的过程。再者，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置可省略炭化的活性炭原料进入活化炉后的初始升温过程，从而降低了能耗。

因为根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置可省去炭化的活性炭原料从炭化炉到活化炉的转运环节，所以与现有技术的活性炭生成装置相比可提高生产效率。

因为根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置将炭化炉功能和活化炉的功能合二为一，在设备成本上有所降低。

因为根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置采用电加热管的方式，所以无论是炉内炭化区还是活化区其温度的均匀性、精确性及可控性都有较大提高，进而对提高活性炭的成品率及产品质量就有了可靠的保证。

与传统碳化炉及活化炉多采用原料中的可燃气体作为炉内热载体相比，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置以电加热作为炉内热载体无燃烧烟气，所产可燃气体经过净化后可直接带动燃气发电机组发电，也可供给燃气锅炉直接使用，即炭化活化一体电加热炉本身无烟气排放。这对环境保护具有积极意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是示出根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置的主视图；

图2是示出根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置的侧视图；

图3是示出根据本申请实施例的电加热棒的示意图；以及

图4是示出根据本申请实施例的电加热棒的截面图。

应注意，附图不必按比例绘制，其中相同的附图标记通篇表示相同或类似的元件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。附图中各层膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本申请内容。

下面，参考附图描述本申请的实施例。

图1是示出根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置的主视图。图2是示出根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置的侧视图。

参见图1和2，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置100可包括处理室110和设置在处理室内的电加热器组120。

处理室110例如可包括上段部分111和下段部分112，从上至下呈渐缩的锥形形状，下段部分112从上段部分111向下延伸，上段部分111与下段部分112彼此连通，以与顶板113一起形成中空腔体。

电加热器组120设置在处理室110内，电加热器组120可包括多个电加热棒，多个加热棒以处理室110的顶板113的几何中心为中心均匀地设置为从顶板113向下悬垂。多个电加热棒的每一个包括上加热段121和下加热段122，上加热段121将活性炭原料加热至使其炭化，并且下加热段122将炭化的活性炭原料加热至使其活化。

对于不同的活性炭原料，使其炭化和活化的温度和加热时间有所不同。例如，炭化过程的温度为400℃-600℃，活化过程的温度为800℃-1000℃。

根据本申请的实施例，用于生成活性炭的装置100还可包括位于顶板113之上的进料斗130。如图1和2所示，例如，进料斗130可包括均布在顶板113上的2至4个连体进料斗130。

根据本申请的实施例，用于生成活性炭的装置100还可包括位于处理室110的上段部分111靠近顶板113且通向处理室110之外的排气管114，排气管114可与气体回收装置(未示出)连接。在此情况下，活性炭原料在炭化过程中产生的水(水蒸气)、油(气态油分子)和可燃气体挥发分等可通过排气管114输送至气体回收装置，而得到再利用。

根据本申请的实施例，用于生成活性炭的装置100还可包括位于处理室110的上段部分111的底部且连接蒸汽源的蒸汽注入管115。

处理室110的下段部分112是排料斗。下段部分112用于使生成的活性炭降温，为了快速降温和热量回收，下段部分112的侧壁可包括冷却水腔116，从而可通过冷却水吸收热量且回收热量。这对节能减排是有利的。

根据本申请的实施例，用于生成活性炭的装置100还可包括与排料斗的出口连接的拨轮排料阀140。拨轮排料阀140可将储存在下段部分112中的活性炭强制性排放至下游。

根据本申请的实施例，用于生成活性炭的装置100还可包括在拨轮排料阀140下游且与其连接的储料筒150。

根据本申请的实施例，用于生成活性炭的装置100还可包括设置在储料筒150的下端以关闭或打开储料筒150的下端开口的密封插板阀160。

根据本申请的实施例，所述装置还可包括设置在储料筒150壁上的料位计170，密封插板阀160根据料位计170提供的料位信息打开或关闭。

为了隔热的目的，处理室110的上段部分111的周围可包括隔热绝缘层117。

处理室110的横截面可具有矩形形状。但本申请不限于此，而是处理室110的横截面可具有其它形状，例如，圆形、椭圆形等。

拨轮排料阀140可包括阀体和可旋转地安装在阀体内的阀芯，阀芯包括中空体的本体部分和设置在本体部分周围的拨料板。阀体可包括中空夹层的壁板，中空夹层的壁板的两端可分别连接进水管和出水管，并且阀芯的本体部分的两端可分别连接进水管和出水管，通过对阀芯和阀体的冷却水循环而实现拨轮排料阀140的冷却以及热量回收。

根据本申请的实施例，密封插板阀160可包括与储料筒150连接的阀体以及相对于阀体可平移运动的插板，并且包括与插板连接以对其推拉的执行机构，执行机构根据料位计170提供的料位信息而实施插板阀的打开或关闭。

关于波轮排料阀140和密封插板阀160的细节可参见背景技术中引用的文献，在此不在赘述。

处理室110的上段部分111的锥形形状例如可为至少一个四棱台和至少一个四棱柱的组合。具体而言，处理室110的上段部分111从上至下可包括一段四棱台和一段四棱柱，然后与下段部分112光滑连接；当然，也可包括一段四棱柱和一段四棱台，然后与下段部分112光滑连接。本领域的技术人员可根据处理室110的每个截面上的面积以及电加热器组120占据的面积之差作为活性炭原料的通过面积，考虑活性炭原料的下行速度的平稳性而进行选择。

2至4个进料斗130的每一个呈现漏斗形状，可分别设置在处理室的顶板113之上的两侧，进料斗130的下端顶板113中的开口与处理室110连通。然而，本申请不限于此，而是可采用给料泵或本领域技术人员惯常使用的给料手段进行给料，只要保证均匀、连续给料。

再者，优选地，进料斗130可包括进口端为一体的四个连体进料斗130，并且四个连体进料斗130的每一个的下端可包括横截面为正方形的出料口，该出料口关于主体110的顶板113对称设置。

拨轮排料阀140连接到处理室110的下段部分112的下端。显然，处理室110的下段部分112的下端的开口与拨轮排料阀140的上端开口对应，具有相同的大小和形状，以便于二者通过法兰盘对(未示出)彼此对接。

电加热器组120设置在处理室110内，以处理室110的顶板113的几何中心为中心均匀地设置为从顶板113向下悬垂。电加热器组120的外侧与处理室110的内壁之间形成活性炭原料的通道，活性炭原料从进料斗130进入处理室110，即经受电加热器组120的直接加热，热传递方式包括热传导和热辐射，当然也包括处理室110内气体流动中的热对流。换言之，活性炭原料刚进入处理室110就在炭化区由电加热器组120的上加热段121促使其炭化。在完成炭化工艺后，炭化后的活性炭原料下行至活化区，由电加热器组120的下加热段122加热并且加入水蒸气促使其活化，活化后的活性炭下行至下下段部分112，在此进行热量回收。然后，通过拨轮排料阀140排出到储料筒150。

排气管114水平地设置在主体110的顶板113之下，其中排气管114的进气口设置在电加热器组120的两侧，以将处理室110内产生的气体有效地引出到外面。

根据本申请的实施例，排气管114可包括横截面为圆环的管子。在另一个实施例中，排气管114可包括横截面为正方形环状的管子。然而，本申请不限于此，而是排气管114可采用横截面为矩形或本领域技术人员已知的任何形状的管子，还可采用取气口为矩形且逐步过渡到圆形的管路，本领域的技术人员可根据实际的设计需要酌情选择。

根据本申请的实施例，储料筒150可为具有矩形横截面的筒状，设置在拨轮排料阀140的下游，用于容纳从拨轮排料阀140排放的活性炭。储料筒150的横截面形状与拨轮排料阀140的出口形状对应以方便通过例如法兰彼此连接，但本申请不限于此，而是例如二者可通过焊接直接连接。

根据本申请的实施例，密封插板阀160可设置在储料筒150的下端以关闭或打开储料筒150的下端开口，其中密封插板阀160根据储料筒150的壁上设置的料位计170提供的料位信息打开或关闭。

料位计170可为能感应到料位位置且发出相应信号的任何料位计170，例如，光感传感器，压电式料位计170等。料位计170感应的信号可发送至控制器，例如，控制计算机、处理器或控制芯片，以控制打开或关闭密封插板阀160。

根据本申请的实施例，密封插板阀160可包括与储料筒150连接的阀体以及相对于阀体可平移运动的插板，并且包括与插板连接以对其推拉的执行机构。执行机构根据料位计170提供的料位信息而实施插板阀的打开或关闭。执行机构可为能使插板沿着阀体的滑道平移运动的任何执行机构。例如，执行机构例如可包括液压接力器、气动接力器、往复拨叉等。

图3是示出根据本申请实施例的电加热棒的示意图。图4是示出根据本申请实施例的电加热棒的截面图。

如图3所示，电加热器组120中的每一个加热棒包括上加热段121和下加热段122。上加热段121适合于将处理室110的炉温加热至400℃-600℃，下加热段122适合于将处理室110的炉温加热至800℃-1000℃。因此，处理室110的上段部分111中上加热段121所处的区域为炭化区，处理室110的上端部分111中下加热段122所处的区域为活化区。

如图4所示，电加热器组120中的每一个加热棒例如可包括横截面为圆柱形状的陶瓷骨架120a、沿着骨架120a的轴向设置在骨架120a内的线管中而形成回路的加热电阻丝120b、以及围绕陶瓷骨架120a设置的耐高温护板120c。然而，本申请不限于此，例如，陶瓷骨架120a的截面形状可为矩形或本领域技术人员已知的任何其它形状，并且电阻丝120b如何穿线也可根据实际需要确定，而不脱离本申请的范围。

例如，加热棒120包括在陶瓷骨架120a内圆周上的6个加热电阻丝120b，并且每两个加热电阻丝120b串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。

根据本申请的实施例，电加热器的高度大致等于或小于处理室110上段部分111的高度。

根据本申请的用于生成活性炭的装置的工作过程如下：

首先上半区的加热管通电将炉内上半区温度控制在400-600℃范围内，将活性炭原料中的水分、油及可燃气挥发份烘干，热解后从煤气管道中排出，原料变成炭化料，之后上半区加热管停止加热，拨轮排料阀140排料，将已炭化好的炭化料移动到活化区内，此时活化区加热管通电，将下半区温度控制在800-1000℃范围内。同时向活化区内通水蒸汽进行碳的氧化反应，制成细孔结构发达的活性炭。在下半区炭化料进行活化处理的同时，上半区即炭化区内的原料被活化区内的热量进行了部分的预热，烘干及热解。在活化区活化过程结束后，活化区电加热停止，炭化区电加热通电，拨轮排料阀140将活化好的活性炭排出炉外，在排出活性炭的过程中，上半区的炭化料边热解边进入到活化区，待炭化好的炭化料全部进入活化区内后，炭化区内电加热停止。活化区电加热接通。这样周而复始，即可实现原料(木屑、椰壳、核桃壳等)由炉子的顶部进入，而成品活性炭在炉子的底部排出的生产过程。

根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置可实现如下有益效果。

根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置包括处理室110和设置在处理室110内的电加热器组120，电加热器组120包括多个电加热棒，以处理室110的顶板113的几何中心为中心均匀地设置为从顶板113向下悬垂，多个电加热棒的每一个包括上加热段121和下加热段122，上加热段121将活性炭原料加热至使其炭化，并且下加热段122将炭化的活性炭原料加热至使其活化。因此，与现有技术的活性炭生成装置相比，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置使炭化炉和活化炉有机地成为一体，避免了炭化的活性炭原料从炭化炉出炉后进行降温(温度降至60℃以下)的过程。再者，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置可省略炭化的活性炭原料进入活化炉后的初始升温过程，从而降低了能耗。

因为根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置可省去炭化的活性炭原料从炭化炉到活化炉的转运环节，所以与现有技术的活性炭生成装置相比可提高生产效率。

因为根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置将炭化炉功能和活化炉的功能合二为一，在设备成本上有所降低。

因为根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置采用电加热管的方式，所以无论是炉内炭化区还是活化区其温度的均匀性、精确性及可控性都有较大提高，进而对提高活性炭的成品率及产品质量就有了可靠的保证。

与传统碳化炉及活化炉多采用原料中的可燃气体作为炉内热载体相比，根据本申请实施例的用于生成活性炭的装置以电加热作为炉内热载体无燃烧烟气，所产可燃气体经过净化后可直接带动燃气发电机组发电，也可供给燃气锅炉直接使用，即炭化活化一体电加热炉本身无烟气排放。这对环境保护具有积极意义。

以上实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (16)

1.一种用于生成活性炭的装置，包括：

处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩锥形形状，所述下段部分从所述上段部分向下延伸以与顶板一起形成中空腔体；以及

电加热器组，设置在所述处理室内，所述电加热器组包括多个电加热棒，所述多个加热棒以所述处理室的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂，

其中所述多个电加热棒的每一个包括上加热段和下加热段，所述上加热段将活性炭原料加热至使其炭化，并且所述下加热段将炭化的活性炭原料加热至使其活化。

2.如权利要求1所述的装置，还包括位于所述顶板之上的进料斗。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述进料斗包括均布在所述顶板上的2至4个连体进料斗。

4.如权利要求1所述的装置，还包括位于所述处理室的所述上段部分靠近所述顶板且通向所述处理室之外的排气管。

5.如权利要求1所述的装置，还包括位于所述处理室的所述上段部分的底部且连接蒸汽源的蒸汽注入管。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述处理室的下段部分是排料斗。

7.如权利要求1所述的装置，还包括与所述排料斗的出口连接的拨轮排料阀。

8.如权利要求7所述的装置，还包括在所述拨轮排料阀下游且与其连接的储料筒。

9.如权利要求8所述的装置，还包括设置在所述储料筒的下端以关闭或打开所述储料筒的下端开口的密封插板阀。

10.如权利要求9所述的装置，还包括设置在所述储料筒壁上的料位计，所述密封插板阀根据所述料位计提供的料位信息打开或关闭。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述处理室的上段部分周围包括隔热绝缘层。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述处理室的横截面具有矩形形状。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述拨轮排料阀包括阀体和可旋转地安装在所述阀体内的阀芯，所述阀芯包括中空体的本体部分和设置在所述本体部分周围的拨料板。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述阀体包括中空夹层的壁板，所述中空夹层的壁板的两端分别连接进水管和出水管，并且所述阀芯的本体部分的两端分别连接进水管和出水管，通过对所述阀芯和阀体的冷却水循环而实现所述拨轮排料阀的冷却以及热量回收。

15.如权利要求1所述的装置，其中所述密封插板阀包括与所述储料筒连接的阀体以及相对于所述阀体可平移运动的插板，并且包括与所述插板连接以对其推拉的执行机构，所述执行机构根据所述料位计提供的料位信息而实施所述插板阀的打开或关闭。

16.如权利要求4所述的装置，其中所述排气管与气体回收装置连接。