CN108117075B - 一种活性炭制备用立式冷却装置及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种活性炭制备用立式冷却装置，该装置包括料仓(1)、壳体(2)和排料溜槽(3)，料仓(1)设置在壳体(2)的顶部并与壳体(2)内部连通，料仓(1)的顶部设有进料口(101)，排料溜槽(3)设置在壳体(2)的下部并与壳体(2)内部连通，壳体(2)内自上而下分为进料区(201)、分料冷却区(202)和堆积冷却区(203)，其中分料冷却区(202)自上而下设有多层分料装置(4)，排料溜槽(3)的侧壁上设有冷风入口(5)，排料溜槽(3)的底部设有出料口(301)，壳体(2)的顶部或壳体(2)侧壁的上部设有抽风式热风出口(11)。本发明装置可有效冷透物料，同时可根据物料不同温度值实现精准分级卸料，适于活性炭的大型化生产。

Description

一种活性炭制备用立式冷却装置及其冷却方法

技术领域

本发明涉及一种活性炭制备用冷却装置及其方法，具体涉及一种活性炭制备用分级卸料型立式高效冷却装置及其冷却方法，属于活性炭制备技术领域。

背景技术

活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳，具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭(Activated Carbon,AC)和活性炭纤维(Activated Carbon Fibers,ACF)等。活性炭材料作为一种性能优良的吸附剂，主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域。目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域，在治理环境污染方面越来越显示出其广阔的市场应用前景。同时，由于国家对于环保越来越重视，愈来愈多的活性炭制备生产线开始投产运营。

活性炭的生产制备工艺流程通常由配料、混捏、压块、炭化、活化和冷却等工序组成，其中冷却工序是较为关键的一道重要工序，经过炭化活化后的高温成品活性炭在该工序得到有效冷却，以便于储存收藏，同时，在冷却活性炭的同时，需要防止其发生二次氧化反应，故不能直接用水接触的方式冷却，目前市面上应用较多的活性炭冷却装置为外喷淋水式冷却筒。

现有技术下的外喷淋水式冷却筒装置结构：冷却筒采用卧式，筒体内填充好待冷却物料，生产时一边旋转一边接受来自筒体上部水冷喷淋装置喷出的冷却水冷却，冷却水通过与筒外壁接触换热，带走筒壁的热量，从而使得筒内壁不断与筒内物料发生换热，最终将物料冷却至适宜温度从而排出筒外，前往成品仓进行分包储存。

现有技术下的外喷淋水式冷却筒装置，其在活性炭小型化生产时问题不大，一旦活性炭生产规模大于8万吨/年时，该装置在长期生产中存在以下缺陷：

1、物料难冷透：由于现有技术采用的外喷淋水式冷却筒在生产时是间接换热，水通过冷却筒壁从而冷却筒内的物料。在大规模生产条件下，物料在窑内堆积率较高，很难保证筒壁和每一个物料都充分接触换热。故在此情形下，很容易出现物料未冷透的局面，而活性炭是碳系可燃物料，一旦没冷透的物料大量堆积存储在密闭空间(如成品仓)内，很容易发生自燃，从而发生严重的工程事故；

2、无法做到分级卸料：活性炭在大型化生产制备时，由于炭化活化工序有返矿需要，故经常需要收集不同温度(25℃——350℃之内)的活性炭成品。而现有技术下的外喷淋水式冷却筒无法做到根据不同温度值来分级卸料，故无法满足这一要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明通过改进现有技术及其结构形式，研发出一种大规模物料处理量条件下，可有效冷透物料、可根据物料不同温度值实现分级卸料的新型活性炭大型化制备用分级卸料型立式冷却装置，同时开发出与之对应的控制方法。

根据本发明的第一种实施方案，提供一种活性炭制备用立式冷却装置：

一种活性炭制备用立式冷却装置，该装置包括料仓、壳体和排料溜槽。料仓设置在壳体的顶部并与壳体内部连通。料仓的顶部设有进料口。排料溜槽设置在壳体的下部并与壳体内部连通。壳体内自上而下分为进料区、分料冷却区和堆积冷却区。其中分料冷却区设有分料装置。排料溜槽的侧壁上设有冷风入口。排料溜槽的底部设有出料口。壳体的顶部或壳体侧壁的上部设有抽风式热风出口。

在本发明中，所述分料装置包括上部分料装置和下部分料装置，上部分料装置设置在下部分料装置的上方。

优选的是，分料冷却区自上而下设有多层分料装置，优选为1-8层分料装置，更优选为2-5层分料装置。

在本发明中，上部分料装置为伞状结构。它包括伞骨状支架、伞状分料面和第一风冷孔。其中伞状分料面设置在伞骨状支架之间。伞状分料面上设有第一风冷孔。优选，伞骨状支架的边缘一端与壳体的侧壁之间形成一圈的间隙。

作为优选，上部分料装置还包括执行器。执行器设置在伞骨状支架的顶部且位于壳体的中轴线上。执行器与伞骨状支架连接，且执行器驱动伞骨状支架的边缘一端绕着执行器上下移动。

优选的是，下部分料装置为漏斗状结构。它包括多根支架、分料面和第二风冷孔。多根支架的一端与壳体的侧壁连接，多根支架的另一端斜向下伸入壳体内部并在壳体的中轴线位置形成一个中部圆孔。分料面设置在多根支架之间。分料面上设有第二风冷孔。

在本发明中，该装置还包括温度检测装置。温度检测装置设置在分料冷却区和堆积冷却区的壳体侧壁上。且分料冷却区的温度检测装置位于分料装置的上部分料装置与下部分料装置的交接位置。优选，分料冷却区的每层分料装置对应高度的壳体侧壁上配有一个温度检测装置。

在本发明中，该装置还包括设置在壳体侧壁上的分层排料装置。且分层排料装置位于分料装置的上部分料装置与下部分料装置的交接位置。优选，每层分料装置对应高度的壳体侧壁上配有4-20个分层排料装置，优选为5-10个分层排料装置环形均布在层分料装置(4)对应高度的壳体(2)侧壁上。一般来说，一层分料装置区域内的多个分层排料装置沿着壳体周向均匀地分布。

优选的是，所述分层排料装置包括排料管和排料阀。排料管设置在壳体的侧壁上并与壳体内部连通。排料阀设置在排料管上并且位于壳体的外侧。优选，每个分层排料装置的排料管的末端还设有分层运料装置。

优选的是，该装置还包括设置在堆积冷却区的壳体侧壁上的料位检测仪。料位检测仪包括上料位检测仪和下料位检测仪，上料位检测仪设置在下料位检测仪的上方。

优选的是，排料溜槽为倒锥形结构或漏斗状结构。

优选的是，排料溜槽底部的出料口处还设有底部下料阀门。

优选的是，出料口的下方还设有底部运料装置。

优选的是，第一风冷孔和/或第二风冷孔的结构形式为圆孔、方孔、三角孔或梯形孔中的一种或几种。第一风冷孔和/或第二风冷孔的布置数量和间隙，与冷却筒处理物料量的规模大小相关。

优选的是，该装置还包括控制系统。控制系统与底部下料阀门、底部运料装置、执行器、温度检测装置、排料阀、上料位检测仪和下料位检测仪连接，并控制底部下料阀门、底部运料装置、执行器和排料阀的操作。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种活性炭制备用立式冷却方法：

一种活性炭制备用立式冷却方法或使用上述活性炭制备用立式冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓的进料口进入到壳体内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽侧壁上的冷风入口进入排料溜槽内，然后进入壳体内，冷却风自下而上与壳体内的物料进行热交换，之后，从抽风式热风出口通过抽风机排出；

3)物料在壳体内冷却后，开启底部下料阀门，物料从排料溜槽的出料口排出到底部运料装置上。

根据本发明的第三种实施方案，提供一种活性炭制备用立式冷却方法：

一种活性炭制备用立式冷却方法或使用上述活性炭制备用立式冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓的进料口进入到壳体内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽侧壁上的冷风入口进入排料溜槽内，然后进入壳体内，冷却风自下而上与壳体内的物料进行逆向热交换，之后，从抽风式热风出口通过抽风机排出；

3)壳体的分料冷却区设有n层分料装置，每层分料装置设置多个分层排料装置和一个温度检测装置，控制系统通过各温度检测装置实时监测壳体内分料冷却区各层分料装置区域内的物料温度值T_m(m＝1，2，…n)及壳体内堆积冷却区的物料温度值T₀，并将其与控制系统内设的下料合格温度T_下料进行比对；

a)第1层判断：若T₁≤T_下料，则控制系统通过执行器调节第1层分料装置的上部分料装置的倾斜角度，开启第1层分层排料装置的排料阀，使得物料卸入第1层分层排料装置的排料管内，同时开启第1层的分层运料装置；

若T₁＞T_下料，则控制系统按照第1层的判断方法开始判断第2层；

……

b)第n层判断：若T_n≤T_下料，则控制系统通过执行器调节第n层分料装置的上部分料装置的倾斜角度，开启第n层分层排料装置的排料阀，使得物料卸入第n层分层排料装置的排料管内，同时开启第n层的分层运料装置；

若T_n＞T_下料，即分料冷却区各层的物料温度值T_m(m＝1，2，…n)均未冷却至下料合格温度T_下料，此时控制系统将堆积冷却区的物料温度值T₀与下料合格温度T_下料进行比对；

若T₀≤T_下料，则控制系统控制底部下料阀门和底部运料装置进行卸料；

若T₀＞T_下料，则控制系统通过加大冷风入口的冷却风风量来提高物料的冷却效率，直至堆积冷却区的物料温度值T₀≤T_下料，随后进行卸料。

在上述方法中进行步骤3)时，若上料位检测仪检测到壳体底部的堆积冷却区的物料堆积料位高于上料位时，则控制系统通过加大底部下料阀门的开度和加快底部运料装置的速度来加快堆积冷却区的卸料速度；或者，通过减慢冷却活性炭进入到壳体内的速度，使得活性炭在该立式冷却装置内充分冷却。

若下料位检测仪检测到壳体底部的堆积冷却区的物料堆积料位低于下料位时，则控制系统通过减小底部下料阀门的开度和减慢底部运料装置的速度来减慢堆积冷却区的卸料速度；或者，加快冷却活性炭进入到壳体内的速度。由此，使得壳体底部堆积冷却区的物料堆积料位处于合理范围。

在本发明中，所述壳体为箱体或筒体中的一种，优选为筒体。冷却装置由现有技术的卧式改为立式，壳体内自上而下分为进料区、分料冷却区和堆积冷却区。待冷却活性炭物料从料仓进入壳体的进料区后，自上而下依次经过各个冷却区域，最终通过排料溜槽的出料口排出至底部运料装置上，被运往下一道工序。料仓顶部设有进料口。

其中，分料冷却区自上而下设有多层分料装置，在本发明中，分料装置的层数可根据物料处理量规模等具体情况进行设置。一般，分料冷却区自上而下设有1-8层分料装置，优选为2-5层分料装置。每一层分料装置包括上部分料装置和下部分料装置。上部分料装置为伞状结构，其伞骨状支架的边缘一端(即背离执行器的一端)与壳体侧壁之间形成一圈间隙，为物料提供通道的同时也为冷却风提供通道。同时，上部分料装置的执行器可驱动伞骨状支架的边缘一端(即背离执行器的一端)绕着执行器上下移动，以便调节伞状分料面的倾斜角度(即伞状分料面与水平面所成的夹角)，便于这一层的物料进行卸料。伞骨状支架之间的伞状分料面上布满第一风冷孔，冷却风可从第一风冷孔向上穿过与物料进行换热。下部分料装置为漏斗状结构，其多根支架围成一个漏斗状，即在壳体的中轴线附近位置形成一个中部圆孔，为物料提供通道的同时也为冷却风提供通道。多根支架之间的分料面上布满第二风冷孔，冷却风可从第二风冷孔向上穿过与物料进行换热。第一风冷孔和第二风冷孔的直径(例如1-8mm)均小于活性炭的直径(例如10-50mm)，以避免活性炭从第一风冷孔或第二风冷孔中掉落。

一般，壳体顶部与壳体底部之间设有多根(例如2-4根)钢管，钢管与壳体侧壁平行设置。钢管穿过壳体内部，将各层分料装置的上部分料装置与下部分料装置串起来，即各层分料装置的上部分料装置与下部分料装置固定在钢管上，也即各层分料装置的上部分料装置与下部分料装置通过钢管固定在壳体内。在本发明中，每层分料装置对应高度的壳体侧壁上配有一个温度检测装置及多个(例如4-20个)分层排料装置。其中，温度检测装置及分层排料装置均设置在该层分料装置的上部分料装置与下部分料装置的交接位置，此处的交接位置是指，伞状结构的上部分料装置与漏斗状结构的下部分料装置在壳体侧壁处汇聚(或距离最近)的位置，如此设置以便于温度检测装置检测该层分料装置区域内的物料温度，当该区域内的物料温度达到要求，也便于通过分层排料装置对该区域内的物料进行卸料。

物料通过料仓的进料口进入壳体后，经过每一层分料装置时，先从上部分料装置的伞状分料面与壳体侧壁之间形成的一圈间隙均匀滚落，然后被下部分料装置的漏斗状分料面重新聚集，在中部圆孔位置掉落，继续落在下一层分料装置的上部分料装置上，以此循环，直至落至壳体底部的堆积冷却区，最终从排料溜槽的出料口排出至底部运料装置上。

与此同时，冷却风从排料溜槽侧壁上的冷风入口进入排料溜槽内，然后进入壳体内，冷却风进入壳体后，自下而上地穿过多层分料装置，具体地，冷却风向上穿过最下层分料装置的下部分料装置的第二风冷孔以及中部圆孔，再向上穿过上部分料装置的第一风冷孔以及伞状分料面与壳体侧壁之间形成的一圈间隙，然后继续向上穿过下一层分料装置，以此循环，在这一过程中冷却风与进入壳体后自上而下连续流动的物料进行逆流热交换，之后，从抽风式热风出口通过抽风机排出。

本发明还开发了一种可根据温度回馈值自适应控制分级卸料的控制系统。每层分料装置配有一个温度检测装置和多个分层排料装置。一般来说，一层分料装置区域内的多个分层排料装置沿着壳体周向均匀地分布。堆积冷却区的壳体侧壁上也设有温度检测装置。分料冷却区的温度检测装置实时监测各层的物料温度值，堆积冷却区的温度检测装置实时监测堆积冷却区的物料温度值。控制系统根据测得的各层物料温度值从第一层开始依次进行判断，若该层的物料温度值不超过下料合格温度T_下料，则控制系统通过执行器调节该层分料装置的上部分料装置的倾斜角度，使得上部分料装置的伞状分料面的倾斜角度与该层的分层排料装置的排料管的角度一致，开启该层的分层排料装置的排料阀，使得物料能够顺利卸入该层的分层排料装置的排料管内，同时开启该层的分层运料装置来执行该层的卸料。若分料冷却区各层的物料温度值均高于下料合格温度T_下料，则控制系统开始判断堆积冷却区的物料温度是否达到要求，若堆积冷却区的物料温度值T₀≤T_下料，则控制系统控制开启底部下料阀门，通过排料溜槽底部的出料口和底部运料装置进行卸料；若堆积冷却区的物料温度值T₀＞T_下料，则控制系统通过加大冷风入口的冷却风风量来强化物料的冷却效率，直至堆积冷却区的物料温度达到要求然后进行卸料。其中，根据用途不同，壳体中所需活性炭的下料合格温度T_下料也各不相同，其设置值范围如表1。

表1根据用途划分的活性炭下料合格温度T_下范围

在本发明中，分料装置的第一风冷孔和第二风冷孔的单体结构形式不做限定，可以为圆孔、方孔、三角孔或梯形孔中的一种或多种。温度检测装置不做限定，能满足温度检测要求即可，可以为温度检测热电偶。底部运料装置和分层运料装置同样不做限定，可以为运料皮带或运料台车。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、物料冷透率高：在本发明中，各层分料装置的上部分料装置采用伞状结构，下部分料装置采用漏斗状结构，即物料从上到下经过扩散——聚集——再扩散——再聚集的多次运动，其与冷却风的接触比表面积得到了极大强化，从而大幅度提高了壳体内物料的冷却效率，较之现有技术，其物料冷透率得到了大幅提升；

2、可根据工序要求实现分级卸料：在本发明中，冷却装置由卧式改为立式，从上到下被设置为多层，每层都有其各自的温度检测装置和分层排料装置，较之现有技术，本发明可有效实现根据不同工序要求的不同物料温度，将冷却装置内的物料精准分级卸出，从而有效强化了活性炭生产工序的精准度和智能度；

3、本发明装置的分料装置的层数可根据物料处理量规模等具体情况进行设置，适于活性炭的大规模大型化生产。

综上所述，本发明装置及方法在没有带来其余负面影响的前提下有效解决了现有技术的缺陷与不足，且制作成本低廉，操作便捷安全，可以预计在未来市场有很高的应用价值。

附图说明

图1为现有技术活性炭冷却装置的主视图；

图2为现有技术活性炭冷却装置的左视图；

图3为本发明一种活性炭制备用立式冷却装置的主视图；

图4为本发明装置的上部分料装置的主视图；

图5为本发明装置的上部分料装置的俯视图；

图6为本发明装置的下部分料装置的主视图；

图7为本发明装置的下部分料装置的俯视图；

图8为本发明装置的控制系统示意图；

图9为本发明一种活性炭制备用立式冷却方法的流程图。

附图标记：1：料仓；101：进料口；2：壳体；201：进料区；202：分料冷却区；203：堆积冷却区；3：排料溜槽；301：出料口；302：底部下料阀门；4：分料装置；401：上部分料装置；40101：执行器；40102：伞骨状支架；40103：伞状分料面；40104：第一风冷孔；402：下部分料装置；40201：支架；40202：分料面；40203：第二风冷孔；5：冷风入口；6：底部运料装置；7：温度检测装置；8：分层排料装置；801：排料管；802：排料阀；9：分层运料装置；10：料位检测仪；1001：上料位检测仪；1002：下料位检测仪；11：抽风式热风出口；K：控制系统。

具体实施方式

根据本发明的第一种实施方案，提供一种活性炭制备用立式冷却装置：

一种活性炭制备用立式冷却装置，该装置包括料仓1、壳体2和排料溜槽3。料仓1设置在壳体2的顶部并与壳体2内部连通。料仓1的顶部设有进料口101。排料溜槽3设置在壳体2的下部并与壳体2内部连通。壳体2内自上而下分为进料区201、分料冷却区202和堆积冷却区203。其中分料冷却区202设有分料装置4。排料溜槽3的侧壁上设有冷风入口5。排料溜槽3的底部设有出料口301。壳体2的顶部或壳体2侧壁的上部设有抽风式热风出口11。

在本发明中，所述分料装置4包括上部分料装置401和下部分料装置402，上部分料装置401设置在下部分料装置402的上方。

优选的是，分料冷却区202自上而下设有多层分料装置4，优选为1-8层分料装置4，更优选为2-5层分料装置4。

优选的是，上部分料装置401为伞状结构。它包括伞骨状支架40102、伞状分料面40103和第一风冷孔40104。其中伞状分料面40103设置在伞骨状支架40102之间。伞状分料面40103上设有第一风冷孔40104。优选，伞骨状支架40102的边缘一端与壳体2的侧壁之间形成一圈的间隙。

作为优选，上部分料装置401还包括执行器40101。执行器40101设置在伞骨状支架40102的顶部且位于壳体2的中轴线上。执行器40101与伞骨状支架40102连接，且执行器40101驱动伞骨状支架40102的边缘一端绕着执行器40101上下移动。

优选的是，下部分料装置402为漏斗状结构。它包括多根支架40201、分料面40202和第二风冷孔40203。多根支架40201的一端与壳体2的侧壁连接，多根支架40201的另一端斜向下伸入壳体2内部并在壳体2的中轴线位置形成一个中部圆孔。分料面40202设置在多根支架40201之间。分料面40202上设有第二风冷孔40203。

在本发明中，该装置还包括温度检测装置7。温度检测装置7设置在分料冷却区202和堆积冷却区203的壳体2侧壁上。且分料冷却区202的温度检测装置7位于分料装置4的上部分料装置401与下部分料装置402的交接位置。优选，分料冷却区202的每层分料装置4对应高度的壳体2侧壁上配有一个温度检测装置7。

在本发明中，该装置还包括设置在壳体2侧壁上的分层排料装置8。且分层排料装置8位于分料装置4的上部分料装置401与下部分料装置402的交接位置。优选，每层分料装置4对应高度的壳体2侧壁上配有4-20个分层排料装置8，优选为5-10个分层排料装置8环形均布在层分料装置4对应高度的壳体2侧壁上。

优选的是，所述分层排料装置8包括排料管801和排料阀802。排料管801设置在壳体2的侧壁上并与壳体8内部连通。排料阀802设置在排料管801上并且位于壳体2的外侧。优选，每个分层排料装置8的排料管801的末端还设有分层运料装置9。

优选的是，该装置还包括设置在堆积冷却区203的壳体2侧壁上的料位检测仪10。料位检测仪10包括上料位检测仪1001和下料位检测仪1002，上料位检测仪1001设置在下料位检测仪1002的上方。

优选的是，排料溜槽3为倒锥形结构或漏斗状结构。

优选的是，排料溜槽3底部的出料口301处还设有底部下料阀门302。

优选的是，出料口301的下方还设有底部运料装置6。

优选的是，第一风冷孔40104和/或第二风冷孔40203的结构形式为圆孔、方孔、三角孔或梯形孔中的一种或几种。

优选的是，该装置还包括控制系统K。控制系统K与底部下料阀门302、底部运料装置6、执行器40101、温度检测装置7、排料阀802、上料位检测仪1001和下料位检测仪1002连接，并控制底部下料阀门302、底部运料装置6、执行器40101和排料阀802的操作。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种活性炭制备用立式冷却方法：

一种活性炭制备用立式冷却方法或使用上述活性炭制备用立式冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓1的进料口101进入到壳体2内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置4进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽3侧壁上的冷风入口5进入排料溜槽3内，然后进入壳体2内，冷却风自下而上与壳体2内的物料进行逆向热交换，之后，从抽风式热风出口11通过抽风机排出；

3)物料在壳体2内冷却后，开启底部下料阀门302，物料从排料溜槽3的出料口301排出到底部运料装置6上。

根据本发明的第三种实施方案，提供一种活性炭制备用立式冷却方法：

一种活性炭制备用立式冷却方法或使用上述活性炭制备用立式冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓1的进料口101进入到壳体2内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置4进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽3侧壁上的冷风入口5进入排料溜槽3内，然后进入壳体2内，冷却风自下而上与壳体2内的物料进行热交换，之后，从抽风式热风出口11通过抽风机排出；

3)壳体2的分料冷却区202设有n层分料装置4，每层分料装置4设置多个分层排料装置8和一个温度检测装置7，控制系统K通过各温度检测装置7实时监测壳体2内分料冷却区202各层分料装置4区域内的物料温度值T_m(m＝1，2，…n)及壳体2内堆积冷却区203的物料温度值T₀，并将其与控制系统K内设的下料合格温度T_下料进行比对；

a)第1层判断：若T₁≤T_下料，则控制系统K通过执行器40101调节第1层分料装置4的上部分料装置401的倾斜角度，开启第1层的分层排料装置8的排料阀802，使得物料卸入第1层分层排料装置8的排料管801内，同时开启第1层的分层运料装置9；

若T₁＞T_下料，则控制系统K按照第1层的判断方法开始判断第2层；

……

b)第n层判断：若T_n≤T_下料，则控制系统K通过执行器40101调节第n层分料装置4的上部分料装置401的倾斜角度，开启第n层的分层排料装置8的排料阀802，使得物料卸入第n层分层排料装置8的排料管801内，同时开启第n层的分层运料装置9；

若T_n＞T_下料，即分料冷却区202各层的物料温度值T_m(m＝1，2，…n)均未冷却至下料合格温度T_下料，此时控制系统K将堆积冷却区203的物料温度值T₀与下料合格温度T_下料进行比对；

若T₀≤T_下料，则控制系统K控制底部下料阀门302和底部运料装置6进行卸料；

若T₀＞T_下料，则控制系统K通过加大冷风入口5的冷却风风量来提高物料的冷却效率，直至堆积冷却区203的物料温度值T₀≤T_下料，随后进行卸料。

在上述方法中进行步骤3)时，若上料位检测仪801检测到壳体2底部的堆积冷却区203的物料堆积料位高于上料位时，则控制系统K通过加大底部下料阀门302的开度和加快底部运料装置6的速度来加快堆积冷却区203的卸料速度；或者，通过减慢冷却活性炭进入到壳体2内的速度，使得活性炭在该立式冷却装置内充分冷却。

若下料位检测仪802检测到壳体2底部的堆积冷却区203的物料堆积料位低于下料位时，则控制系统K通过减小底部下料阀门302的开度和减慢底部运料装置6的速度来减慢堆积冷却区203的卸料速度；或者，加快冷却活性炭进入到壳体2内的速度。

实施例1

如图3所示，一种活性炭制备用立式冷却装置，该装置包括料仓1、壳体2和排料溜槽3。料仓1设置在壳体2的顶部并与壳体2内部连通。料仓1的顶部设有进料口101。排料溜槽3设置在壳体2的下部并与壳体2内部连通。壳体2内自上而下分为进料区201、分料冷却区202和堆积冷却区203。其中分料冷却区202自上而下设有3层分料装置4。排料溜槽3的侧壁上设有冷风入口5。排料溜槽3的底部设有出料口301。壳体2侧壁的上部设有抽风式热风出口11。排料溜槽3底部的出料口301处还设有底部下料阀门302。出料口301的下方还设有底部运料装置6。排料溜槽3为倒锥形结构。所述分料装置4包括上部分料装置401和下部分料装置402，上部分料装置401设置在下部分料装置402的上方。

如图4和5所示，上部分料装置401为伞状结构。它包括伞骨状支架40102、伞状分料面40103和第一风冷孔40104。其中伞状分料面40103设置在伞骨状支架40102之间。伞状分料面40103上设有第一风冷孔40104。第一风冷孔40104为圆孔结构。伞骨状支架40102的边缘一端与壳体2的侧壁之间形成一圈的间隙。

如图6和7所示，下部分料装置402为漏斗状结构。它包括多根支架40201、分料面40202和第二风冷孔40203。多根支架40201的一端与壳体2的侧壁连接，多根支架40201的另一端斜向下伸入壳体2内部并在壳体2的中轴线位置形成一个中部圆孔。分料面40202设置在多根支架40201之间。分料面40202上设有第二风冷孔40203。第二风冷孔40203为圆孔结构。实施例2

重复实施例1，只是该装置的分料装置4的上部分料装置401还包括执行器40101。执行器40101设置在伞骨状支架40102的顶部且位于壳体2的中轴线上。执行器40101与伞骨状支架40102连接，且执行器40101驱动伞骨状支架40102的边缘一端绕着执行器40101上下移动。

该装置还包括温度检测装置7。温度检测装置7设置在分料冷却区202和堆积冷却区203的壳体2侧壁上。且分料冷却区202的温度检测装置7位于分料装置4的上部分料装置401与下部分料装置402的交接位置。分料冷却区202的每层分料装置4对应高度的壳体2侧壁上配有一个温度检测装置7。

该装置还包括设置在壳体2侧壁上的分层排料装置8。且分层排料装置8位于分料装置4的上部分料装置401与下部分料装置402的交接位置。每层分料装置4对应高度的壳体2侧壁上配有4个分层排料装置8。所述分层排料装置8包括排料管801和排料阀802。排料管801设置在壳体2的侧壁上并与壳体8内部连通。排料阀802设置在排料管801上并且位于壳体2的外侧。每个分层排料装置8的排料管801的末端还设有分层运料装置9。

该装置还包括控制系统K。控制系统K与底部下料阀门302、底部运料装置6、执行器40101、温度检测装置7、排料阀802连接，并控制底部下料阀门302、底部运料装置6、执行器40101和排料阀802的操作。

实施例3

重复实施例2，只是该装置还包括设置在堆积冷却区203的壳体2侧壁上的料位检测仪10。料位检测仪10包括上料位检测仪1001和下料位检测仪1002，上料位检测仪1001设置在下料位检测仪1002的上方。

控制系统K与底部下料阀门302、底部运料装置6、执行器40101、温度检测装置7、排料阀802、上料位检测仪1001和下料位检测仪1002连接，并控制底部下料阀门302、底部运料装置6、执行器40101和排料阀802的操作。

实施例4

一种活性炭制备用立式冷却方法，使用实施例1中的装置，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓1的进料口101进入到壳体2内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置4进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽3侧壁上的冷风入口5进入排料溜槽3内，然后进入壳体2内，冷却风自下而上与壳体2内的物料进行逆向热交换，之后，从抽风式热风出口11通过抽风机排出；

3)物料在壳体2内冷却后，开启底部下料阀门302，物料从排料溜槽3的出料口301排出到底部运料装置6上。

实施例5

一种活性炭制备用立式冷却方法，使用实施例2中的装置，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓1的进料口101进入到壳体2内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置4进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽3侧壁上的冷风入口5进入排料溜槽3内，然后进入壳体2内，冷却风自下而上与壳体2内的物料进行逆向热交换，之后，从抽风式热风出口11通过抽风机排出；

3)壳体2的分料冷却区202设有3层分料装置4，每层分料装置4设置4个分层排料装置8和一个温度检测装置7，控制系统K通过各温度检测装置7实时监测壳体2内分料冷却区202各层分料装置4区域内的物料温度值T_m(m＝1，2，3)及壳体2内堆积冷却区203的物料温度值T₀，并将其与控制系统K内设的下料合格温度T_下料进行比对；

a)第1层判断：若T₁≤T_下料，则控制系统K通过执行器40101调节第1层分料装置4的上部分料装置401的倾斜角度，开启第1层的分层排料装置8的排料阀802，使得物料卸入第1层分层排料装置8的排料管801内，同时开启第1层的分层运料装置9；

若T₁＞T_下料，则控制系统K按照第1层的判断方法开始判断第2层；

b)第2层判断：若T₂≤T_下料，则控制系统K通过执行器40101调节第2层分料装置4的上部分料装置401的倾斜角度，开启第2层的分层排料装置8的排料阀802，使得物料卸入第2层分层排料装置8的排料管801内，同时开启第2层的分层运料装置9；

若T₂＞T_下料，则控制系统K按照第1层的判断方法开始判断第3层；

c)第3层判断：若T₃≤T_下料，则控制系统K通过执行器40101调节第3层分料装置4的上部分料装置401的倾斜角度，开启第3层的分层排料装置8的排料阀802，使得物料卸入第3层分层排料装置8的排料管801内，同时开启第3层的分层运料装置9；

若T3＞T_下料，即分料冷却区202各层的物料温度值T_m(m＝1，2，3)均未冷却至下料合格温度T_下料，此时控制系统K将堆积冷却区203的物料温度值T₀与下料合格温度T_下料进行比对；

d)若T₀≤T_下料，则控制系统K控制底部下料阀门302和底部运料装置6进行卸料；

若T₀＞T_下料，则控制系统K通过加大冷风入口5的冷却风风量来提高物料的冷却效率，直至堆积冷却区203的物料温度值T₀≤T_下料，随后进行卸料。

实施例6

重复实施例5，在进行步骤3)时，若上料位检测仪801检测到壳体2底部的堆积冷却区203的物料堆积料位高于上料位时，则控制系统K通过加大底部下料阀门302的开度和加快底部运料装置6的速度来加快堆积冷却区203的卸料速度。

若下料位检测仪802检测到壳体2底部的堆积冷却区203的物料堆积料位低于下料位时，则控制系统K通过减小底部下料阀门302的开度和减慢底部运料装置6的速度来减慢堆积冷却区203的卸料速度。

实施例7

重复实施例5，在进行步骤3)时，若上料位检测仪801检测到壳体2底部的堆积冷却区203的物料堆积料位高于上料位时，则通过减慢冷却活性炭进入到壳体2内的速度，使得活性炭在该立式冷却装置内充分冷却。

若下料位检测仪802检测到壳体2底部的堆积冷却区203的物料堆积料位低于下料位时，则加快冷却活性炭进入到壳体2内的速度。

Claims (23)

1.一种活性炭制备用立式冷却装置，该装置包括料仓(1)、壳体(2)和排料溜槽(3)，料仓(1)设置在壳体(2)的顶部并与壳体(2)内部连通，料仓(1)的顶部设有进料口(101)，排料溜槽(3)设置在壳体(2)的下部并与壳体(2)内部连通，壳体(2)内自上而下分为进料区(201)、分料冷却区(202)和堆积冷却区(203)，其中分料冷却区(202)设有分料装置(4)，排料溜槽(3)的侧壁上设有冷风入口(5)，排料溜槽(3)的底部设有出料口(301)，壳体(2)的顶部或壳体(2)侧壁的上部设有抽风式热风出口(11)；所述分料装置(4)包括上部分料装置(401)和下部分料装置(402)，上部分料装置(401)设置在下部分料装置(402)的上方；

该装置还包括设置在壳体(2)侧壁上的分层排料装置(8)，且分层排料装置(8)位于分料装置(4)的上部分料装置(401)与下部分料装置(402)的交接位置；所述分层排料装置(8)包括排料管(801)和排料阀(802)，排料管(801)设置在壳体(2)的侧壁上并与壳体(2 )内部连通，排料阀(802)设置在排料管(801)上并且位于壳体(2)的外侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：分料冷却区(202)自上而下设有多层分料装置(4)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：分料冷却区(202)自上而下设有1-8层分料装置(4)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：分料冷却区(202)自上而下设有2-5层分料装置(4)。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的装置，其特征在于：上部分料装置(401)为伞状结构，它包括伞骨状支架(40102)、伞状分料面(40103)和第一风冷孔(40104)，其中伞状分料面(40103)设置在伞骨状支架(40102)之间，伞状分料面(40103)上设有第一风冷孔(40104)；伞骨状支架(40102)的边缘一端与壳体(2)的侧壁之间形成一圈的间隙。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：上部分料装置(401)还包括执行器(40101)；执行器(40101)设置在伞骨状支架(40102)的顶部且位于壳体(2)的中轴线上；执行器(40101)与伞骨状支架(40102)连接，且执行器(40101)驱动伞骨状支架(40102)的边缘一端绕着执行器(40101)上下移动。

7.根据权利要求2-4、6中任一项所述的装置，其特征在于：下部分料装置(402)为漏斗状结构，它包括多根支架(40201)、分料面(40202)和第二风冷孔(40203)，多根支架(40201)的一端与壳体(2)的侧壁连接，多根支架(40201)的另一端斜向下伸入壳体(2)内部并在壳体(2)的中轴线位置形成一个中部圆孔，分料面(40202)设置在多根支架(40201)之间，分料面(40202)上设有第二风冷孔(40203)。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：下部分料装置(402)为漏斗状结构，它包括多根支架(40201)、分料面(40202)和第二风冷孔(40203)，多根支架(40201)的一端与壳体(2)的侧壁连接，多根支架(40201)的另一端斜向下伸入壳体(2)内部并在壳体(2)的中轴线位置形成一个中部圆孔，分料面(40202)设置在多根支架(40201)之间，分料面(40202)上设有第二风冷孔(40203)。

9.根据权利要求2-4、6、8中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括温度检测装置(7)；温度检测装置(7)设置在分料冷却区(202)和堆积冷却区(203)的壳体(2)侧壁上，且分料冷却区(202)的温度检测装置(7)位于分料装置(4)的上部分料装置(401)与下部分料装置(402)的交接位置。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：分料冷却区(202)的每层分料装置(4)对应高度的壳体(2)侧壁上配有一个温度检测装置(7)。

11.根据权利要求2-4、6、8、10中任一项所述的装置，其特征在于：每层分料装置(4)对应高度的壳体(2)侧壁上配有4-20个分层排料装置(8)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：5-10个分层排料装置(8)环形均布在每层分料装置(4)对应高度的壳体(2)侧壁上。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：每个分层排料装置(8)的排料管(801)的末端还设有分层运料装置(9)。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：每个分层排料装置(8)的排料管(801)的末端还设有分层运料装置(9)。

15.根据权利要求1-4、6、8、10、12-14中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括设置在堆积冷却区(203)的壳体(2)侧壁上的料位检测仪(10)，料位检测仪(10)包括上料位检测仪(1001)和下料位检测仪(1002)，上料位检测仪(1001)设置在下料位检测仪(1002)的上方。

16.根据权利要求1-4、6、8、10、12-14中任一项所述的装置，其特征在于：排料溜槽(3)为倒锥形结构或漏斗状结构。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：排料溜槽(3)底部的出料口(301)处还设有底部下料阀门(302)。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于：出料口(301)的下方还设有底部运料装置(6)。

19.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：第一风冷孔(40104)和/或第二风冷孔(40203)的结构形式为圆孔、方孔、三角孔或梯形孔中的一种或几种。

20.根据权利要求1-4、6、8、10、12-14、17-19中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括控制系统(K)，控制系统(K)与底部下料阀门(302)、底部运料装置(6)、执行器(40101)、温度检测装置(7)、排料阀(802)、上料位检测仪(1001)和下料位检测仪(1002)连接，并控制底部下料阀门(302)、底部运料装置(6)、执行器(40101)和排料阀(802)的操作。

21.使用权利要求1-20中任一项所述的活性炭制备用立式冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓(1)的进料口(101)进入到壳体(2)内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置(4)进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽(3)侧壁上的冷风入口(5)进入排料溜槽(3)内，然后进入壳体(2)内，冷却风自下而上与壳体(2)内的物料进行逆向热交换，之后，从抽风式热风出口(11)通过抽风机排出；

3)物料在壳体(2)内冷却后，开启底部下料阀门(302)，物料从排料溜槽(3)的出料口(301)排出到底部运料装置(6)上。

22.使用权利要求1-20中任一项所述的活性炭制备用立式冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)待冷却活性炭物料通过料仓(1)的进料口(101)进入到壳体(2)内，物料在重力作用下自上而下连续流动，依次经过多层分料装置(4)进行冷却；

2)冷却风从排料溜槽(3)侧壁上的冷风入口(5)进入排料溜槽(3)内，然后进入壳体(2)内，冷却风自下而上与壳体(2)内的物料进行热交换，之后，从抽风式热风出口(11)通过抽风机排出；

3)壳体(2)的分料冷却区(202)设有n层分料装置(4)，每层分料装置(4)设置多个分层排料装置(8)和一个温度检测装置(7)，控制系统(K)通过各温度检测装置(7)实时监测壳体(2)内分料冷却区(202)各层分料装置(4)区域内的物料温度值T_m(m＝1，2，…n)及壳体(2)内堆积冷却区(203)的物料温度值T₀，并将其与控制系统(K)内设的下料合格温度T_下料进行比对；

a)第1层判断：若T₁≤T_下料，则控制系统(K)通过执行器(40101)调节第1层分料装置(4)的上部分料装置(401)的倾斜角度，开启第1层的分层排料装置(8)的排料阀(802)，使得物料卸入第1层分层排料装置(8)的排料管(801)内，同时开启第1层的分层运料装置(9)；

若T₁＞T_下料，则控制系统(K)按照第1层的判断方法开始判断第2层；

……

b)第n层判断：若T_n≤T_下料，则控制系统(K)通过执行器(40101)调节第n层分料装置(4)的上部分料装置(401)的倾斜角度，开启第n层的分层排料装置(8)的排料阀(802)，使得物料卸入第n层分层排料装置(8)的排料管(801)内，同时开启第n层的分层运料装置(9)；

若T_n＞T_下料，即分料冷却区(202)各层的物料温度值T_m(m＝1，2，…n)均未冷却至下料合格温度T_下料，此时控制系统(K)将堆积冷却区(203)的物料温度值T₀与下料合格温度T _下料进行比对；

若T₀≤T_下料，则控制系统(K)控制底部下料阀门(302)和底部运料装置(6)进行卸料；

若T₀＞T_下料，则控制系统(K)通过加大冷风入口(5)的冷却风风量来提高物料的冷却效率，直至堆积冷却区(203)的物料温度值T₀≤T_下料，随后进行卸料。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于：进行步骤3)时，若上料位检测仪(1001)检测到壳体(2)底部的堆积冷却区(203)的物料堆积料位高于上料位时，则控制系统(K)通过加大底部下料阀门(302)的开度和加快底部运料装置(6)的速度来加快堆积冷却区(203)的卸料速度；或者，通过减慢冷却活性炭进入到壳体(2)内的速度，使得活性炭在该立式冷却装置内充分冷却；

若下料位检测仪(1002)检测到壳体(2)底部的堆积冷却区(203)的物料堆积料位低于下料位时，则控制系统(K)通过减小底部下料阀门(302)的开度和减慢底部运料装置(6)的速度来减慢堆积冷却区(203)的卸料速度；或者，加快冷却活性炭进入到壳体(2)内的速度。

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