CN108203093B - 炭化和活化设备及炭化和活化工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种炭化和活化设备，包括摆动式回转炉，摆动式回转炉的滚筒的进料端高于出料端，滚筒内依次为干燥段、干馏段、炭化段、活化段和气固分离段；炭化段的气相区设置有用于通入含氧气体的气体导入组件；活化段的固相区设置有用于通入水蒸汽的蒸汽导入组件；气固分离段的气相区设置有热解气出口。由于采用了摆动式回转炉，因此，可以在滚筒上设置加热装置、气体导入组件和蒸汽导入组件，保证了对滚筒的各个工艺段的热处理，能够在一个摆动式回转炉内一体式完成炭化和活化等多个工艺。本申请还公开了一种炭化和活化工艺。

Description

炭化和活化设备及炭化和活化工艺

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，特别涉及一种炭化和活化设备。还涉及一种炭化和活化工艺。

背景技术

活性炭和活性焦是具有吸附和催化作用的粉末状或颗粒状物质，在日常生活和化工生产中广泛应用。目前生产活性炭和活性焦的一种设备为回转炉，生产活性炭的物料主要为炭化料。

现有的回转炉通常由滚筒、炉头和炉尾组成，其中，炉头和炉尾固定不动地环绕滚筒的两端转动密封，与滚筒的两端做动静密封，滚筒通过外部驱动装置进行连续地旋转。由于滚筒不断的连续旋转，物料只能在炉头和炉尾进出，滚筒的外周壁上无法安装其它管道、加热部件和传感器，导致无法对滚筒内轴向各位置的物料进行工艺控制，因此，现有的回转炉大多只能完成炭化或者活化工艺中的一种，不能在回转炉中一次性完成活性炭和活性焦的生产，设备和工艺复杂。此外，由于炉头和炉尾环绕滚筒两端密封连接，滚筒两端与炉头和炉尾的密封面较大，因此，滚筒与炉头和炉尾的密封困难，漏风率高，特别是较高温度工作状况的回转炉，由于炉体的热胀冷缩及高温动密封材料的限制，密封效果很差，对生产工艺影响大。

综上所述，如何解决现有回转炉无法一次性完成炭化和活化工艺，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种炭化和活化设备，以实现在设备中一体式完成炭化和活化工艺。

本发明的另一个目的在于提供一种炭化和活化工艺，提高热效率、降低能耗，提高产率。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种炭化和活化设备，包括绕转动轴线往复转动的摆动式回转炉，所述摆动式回转炉的滚筒的进料端高于所述滚筒的出料端，所述滚筒内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段、干馏段、炭化段、活化段和气固分离段；所述滚筒的外部设有驱动装置和支撑装置，所述驱动装置用于驱动所述滚筒绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动，所述支撑装置用于转动支撑所述滚筒绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；所述驱动装置通过导线与摆动控制装置连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒的往复摆动的弧度和频率；所述炭化段设置有用于通入含氧气体的气体导入组件；所述活化段的固相区设置有用于通入水蒸汽的蒸汽导入组件；所述气固分离段的气相区设置有热解气出口。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述滚筒内的气固分离段和出料端之间还设置有冷却段，所述冷却段与所述气固分离段之间设置有隔板，所述隔板在靠近所述滚筒的固相区的位置设置有开口；所述冷却段的筒壁外设置有冷却夹套，所述冷却夹套的外壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括设置于所述干燥段和/或所述干馏段的筒壁外的加热夹套，所述加热夹套外壁上靠近所述炭化段的位置设置有热解气进口，所述加热夹套外壁上靠近所述进料端的位置设置有热解气排出口。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括设置于所述干馏段和/或所述炭化段的筒壁外的电加热器，所述电加热器与所述摆动式回转炉的检测控制装置通过导线连接。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括设置于所述活化段的筒壁外的所述电加热器。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述电加热器为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器或等离子加热器中的一种或多个组合。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，设置于所述活化段上的电加热器为所述微波加热器；所述微波加热器通过金属导波管固定于所述活化段的筒壁外侧，所述金属导波管与所述滚筒内部连通。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述气固分离段筒壁上的热解气出口与所述加热夹套外壁上的热解气进口连通。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述气体导入组件包括：

设置于所述炭化段筒壁上的气体入口，用于向所述炭化段内通入含氧气体；

设置于所述炭化段的气相区和/或固相区内的气体分布管，所述气体分布管与所述气体入口连通，所述气体分布管的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔；

设置于固相区内的所述气体分布管的所述出气孔朝向所述滚筒内壁的方向，出气孔两侧设置与滚筒径向断面垂直的挡板，用于防止物料进入所述出气孔。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述蒸汽导入组件包括：

设置于所述活化段的固相区筒壁上的蒸汽入口，用于向所述活化段内通入蒸汽；

设置于所述活化段的固相区内的蒸汽分布管，所述蒸汽分布管与所述蒸汽入口连通，所述蒸汽分布管的管壁上沿其轴线且朝向滚筒内壁的方向开设有多个蒸汽出气孔；

设置于所述蒸汽分布管上且位于所述蒸汽出气孔两侧的挡板，所述挡板的长度方向与所述滚筒的径向断面垂直，用于防止物料进入所述蒸汽出气孔。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括：

设置于所述活化段的气相区筒壁上的气体入口，用于向所述活化段内通入含氧气体；

设置于所述活化段的气相区内的气体分布管，所述气体分布管与所述气体入口连通，所述气体分布管的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括设置于所述炭化段和所述活化段的温度传感器，所述温度传感器与所述检测控制装置通过导线连接。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括设置于所述气体入口和所述蒸汽入口上的阀门，所述阀门为手动阀门和/或自动阀门，所述自动阀门与所述检测控制装置通过导线连接。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述蒸汽入口和所述蒸汽分布管的数量为多个，且每个所述蒸汽入口对应连接一个所述蒸汽分布管，每个所述蒸汽入口上均设置有一个所述阀门，每个所述蒸汽分布管的轴线与所述滚筒的轴线平行，且多个所述蒸汽分布管沿所述活化段的固相区的内壁面呈弧形依次排布，通过位置传感器检测所述摆动式回转炉的摆动角度，当所述摆动式回转炉摆动到某个所述蒸汽分布管被所述固相区内的固体物料覆盖的摆动角度时，所述检测控制装置打开对应该摆动角度的蒸汽分布管的阀门，通入水蒸汽，并控制其余未被碳化料覆盖的所述蒸汽分布管所对应的阀门关闭。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括：

冷凝器，与所述热解气排出口通过活动导管组件连接；

燃气风机，与所述冷凝器的气体出口连接；

蒸汽锅炉，与所述燃气风机的出口连通，用于向所述蒸汽锅炉中通入燃气，生产蒸汽；所述蒸汽锅炉的蒸汽出口与所述冷却夹套的冷却介质进口通过所述活动导管组件连接，所述冷却介质出口与所述蒸汽入口连通。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括：

引风机，与所述蒸汽锅炉的尾气出口连通；

烟气净化机，与所述引风机的出口连接。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括：

与所述摆动式回转炉的出料装置的出口连接的冷却器，所述冷却器中设置有用于通入冷却水的水套或水盘管。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述冷却器中还设置有用于通入冷却气体的气套或气盘管，所述气盘管的出口与所述气体入口通过活动导管组件连接。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述干燥段、所述干馏段、所述炭化段、所述活化段和所述气固分离段之间均设置有隔板；所述干燥段和/或所述干馏段和/或活化段内至少设置一个所述隔板。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述干燥段、所述干馏段、所述炭化段、所述活化段和/或所述冷却段的固相区设置有翻料板和/或活动链条。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述滚筒的进料装置与所述滚筒的进料端的进料口转动密封连通，所述进料口的横截面积小于所述进料端的横截面积，所述进料口的轴线与所述回转炉的转动轴线重合；

所述滚筒的出料装置连通设置于所述滚筒的出料端，与所述出料装置相互转动密封配合的位置为滚筒物料出口，所述滚筒物料出口的横截面积小于所述出料端的横截面积，所述滚筒物料出口的轴线与所述回转炉的转动轴线重合。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括设置于所述干燥段的气相区筒壁上的蒸汽导出口，所述蒸汽导出口通过活动导管组件与蒸汽冷凝器连通，所述蒸汽冷凝器的出口与蒸汽引风机连接。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括：

设置于所述蒸汽导出口或连接所述蒸汽导出口的蒸汽管道上的温度传感器，用于检测经过所述蒸汽导出口的气体的温度；

设置于所述蒸汽管道上或所述蒸汽引风机的进口处的调节阀，用于调节从所述蒸汽导出口经过的气体流量。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，所述蒸汽引风机为变频引风机，用于调节从所述蒸汽导出口经过的气体流量；还包括设置于所述蒸汽导出口或连接所述蒸汽导出口的蒸汽管道上的温度传感器，用于检测经过所述蒸汽导出口的气体的温度。

优选的，在上述的炭化和活化设备中，还包括固定于所述滚筒或支撑装置上且与所述蒸汽导出口连通的第二蒸汽引风机，所述第二蒸汽引风机的出口与所述冷却夹套的冷却介质进口连接。

本发明还提供了一种炭化和活化工艺，包括以下步骤：

S01、物料依次进行干燥、干馏，发生热解反应，得到热解气，物料温度升至400～500℃；

S02、热解气和部分物料与含氧气体发生氧化反应放热，物料温度达到800～1000℃，物料发生炭化反应，得到炭化料；

S03、热解气继续与含氧气体发生氧化反应放热和/或通过电加热方式加热，使物料温度维持在800～1000℃，炭化料在800～1000℃下与过热蒸汽接触活化生成活性炭或活性焦；

S04、将活性炭或活性焦与热解气进行分离。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，利用所述步骤S04中分离得到的热解气进行所述步骤S01中的干燥和干馏处理，对物料进行间壁加热。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，其特征在于，将完成间壁加热后的热解气进行燃烧，所述热解气中的燃气燃烧放出热量并产生废气，放出的热量对水进行加热得到水蒸汽。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，还包括步骤S05，利用燃烧热解气加热水后得到的水蒸汽间壁冷却所述步骤S04中分离得到的活性炭或活性焦，所述水蒸汽被间壁加热得到过热水蒸汽，所述过热水蒸汽用于参与所述步骤S03中的炭化料活化反应。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，还包括步骤S06，利用含氧气体对完成所述步骤S05中的冷却的活性炭或活性焦进行第二次间壁冷却，所述含氧气体被间壁加热后，参与所述步骤S02和所述步骤S03中的与热解气和/或固体物料的氧化反应。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，对所述步骤S02和所述步骤S03中的物料反应温度进行检测，根据检测的温度控制与热解气和物料发生氧化反应的含氧气体的量和/或控制电加热的程度，以控制炭化和活化反应温度。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，当所述步骤S02中的物料温度过低、物料与含氧气体难以发生反应时，通过电加热的方式对物料加热，当物料被加热到生物质自燃温度与含氧气体发生氧化反应，温度进一步提高时，停止电加热。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，所述步骤S01中的物料在完成干燥后且在干馏之前还包括步骤S07：将物料干燥时产生的水蒸汽从干燥工艺中预先抽离出来，减少进入后续工艺的水蒸汽量。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，所述步骤S07中的水蒸汽的预先抽离操作为：检测从干燥工艺抽离出来的气体的温度，根据气体的温度判断气体中是否包含干馏工艺中产生的干馏气体，通过控制抽离出来的气体的流量，减少随干燥工艺中的蒸汽一起抽离出来的干馏气体的量。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，所述步骤S07中检测从干燥工艺抽离出来的气体的温度设定在100～130℃。

优选的，在上述的炭化和活化工艺中，还包括步骤S08，使用所述步骤S07中预先抽离的水蒸汽对所述步骤S04中分离得到的活性炭或活性焦进行间壁冷却，得到过热水蒸汽，该过热水蒸汽参与所述步骤S03中的炭化料活化反应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的炭化和活化设备中，采用绕转动轴线往复转动的摆动式回转炉，摆动式回转炉的滚筒的进料端高于出料端，则物料在滚筒内由进料端向出料端沿之字形路线往复移动，此过程中依次经过干燥段、干馏段、炭化段、活化段和气固分离段，在滚筒外周壁上的加热装置的热处理作用下，完成相应的干燥、干馏、炭化、活化工艺，生成的热解气通过气固分离段上的热解气出口排出滚筒，生成的活性炭、活性焦从出料端排出滚筒。可见，由于采用了摆动式回转炉，滚筒只在移动弧度范围内往复摆动，因此，可以在滚筒上设置加热装置，气体导入组件和蒸汽导入组件，这些可与外部设备通过导管或导线连线，且不会使导管或导线缠绕在滚筒上，保证了对滚筒的各个工艺段的热处理，能够在一个摆动式回转炉内一体式完成炭化和活化等多个工艺，实现活性炭或活性焦的一次性生产，简化了生产工艺。

本发明提供的炭化和活化工艺中，利用了热解气和活性炭或活性焦的余热，提高了热效率、降低了能耗，提高了产率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种炭化和活化设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种炭化和活化设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种炭化和活化设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种炭化和活化设备的同心摆动式回转炉的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种摆动式回转炉的摆动过程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种摆动回转炉的气体分布管的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种摆动式回转炉的隔板的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种摆动式回转炉的翻料板的横截面示意图；

图9为本发明实施例提供的一种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种炭化和活化设备的筒外偏心摆动回转炉的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的第三种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的第四种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图16为本发明所述提供的一种炭化和活化设备的筒内偏心摆动回转炉的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的一种筒外偏心摆动回转炉的进料装置的结构示意图；

图18为本发明实施例提供的一种筒外偏心摆动回转炉的出料装置的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的另一种筒外偏心摆动回转炉的出料装置的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的第三种筒外偏心摆动偏心回转炉的出料装置的结构示意图；

图21为本发明实施例提供的第四种筒外偏心摆动偏心回转炉的出料装置的结构示意图；

图22为本发明实施例提供的一种炭化和活化设备的微波加热装置的安装结构示意图。

在图1-图22中，1为进料装置、2为滚筒、3为托圈、4为齿圈、5为活动导管、501为分管、502为旋转接头、6为出料装置、601为外部固定出料管、602为下料管、7为翻料板、8为温度传感器、9为电控柜、10为动力部件、11为主动齿轮、12为托轮、13为活动链条、14为隔板、15为配重平衡块、16为支撑辊、17为支撑架、18为直通式旋转接头、19为加热夹套、191为热解气进口、192为热解气排出口、20为电加热器、202为耐高温透波层、203为金属导波管、21为热解气出口、22为冷却器、23为冷却夹套、231为冷却介质出口、24为蒸汽分布管、25为蒸汽入口、26为阀门、27为气体分布管、271为出气孔、28为气体入口、29为燃气风机、30为蒸汽锅炉、31为引风机、32为烟气净化机、33为挡板、34为蒸汽冷凝器、35为调节阀、36为蒸汽引风机、37为第二蒸汽引风机、蒸汽导出口38、39为冷凝器、A为摆动式回转炉的转动轴线、B为滚筒的轴线。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种炭化和活化设备，实现了在设备中一体式完成炭化和活化工艺。

本发明还提供了一种炭化和活化工艺，提高了热效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图4、图10、图16，本发明实施例提供了一种炭化和活化设备，包括绕转动轴线往复转动的摆动式回转炉，摆动式回转炉分为中心摆动式回转炉和偏心摆动式回转炉，偏心摆动回转炉又可分为筒内偏心摆动回转炉和筒外偏心摆动回转炉；图4为同心摆动回转炉的结构示意图，即回转炉的转动轴线A与滚筒2的轴线B重合；图10中为筒外偏心摆动回转炉，即回转炉的转动轴线A不与滚筒2的轴线B重合，且回转炉的转动轴线A位于滚筒2的外部；图16为筒内偏心摆动回转炉的结构示意图，即回转炉的转动轴线A位于滚筒2内部，且回转炉的转动轴线A不与滚筒2的轴线B重合。这三种摆动式回转炉均包括滚筒2、驱动装置、支撑装置、摆动控制装置、进料装置1和出料装置6。

其中，滚筒2的两端分别是进料端和出料端，且进料端高于滚筒2的出料端，进料端和出料端的端面均封闭，优选地，滚筒2的轴线与水平面之间的夹角为1°～15°。使物料在滚筒2中可以依靠自重由进料端向出料端自行慢慢滑动，更加方便出料，且滑行速度适中，以完成各项工艺为准。滚筒2内由进料端至出料端依次为干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ、气化段Ⅲ、活化段Ⅳ和气固分离段Ⅴ；炭化段Ⅲ内设置有用于通入含氧气体的气体导入组件，含氧气体用于炭化段的内部加热；活化段Ⅳ的固相区设置有用于通入水蒸汽的蒸汽导入组件，水蒸汽参与活化反应；气固分离段Ⅴ的气相区设置有热解气出口21。

驱动装置设置于滚筒2的外部，用于驱动滚筒2绕摆动式回转炉的转动轴线往复摆动。

支撑装置设置于滚筒2的外部，用于转动支撑滚筒2绕摆动式回转炉的转动轴线A往复摆动。

摆动控制装置设置于滚筒2的外部，与驱动装置通过导线连接，用于控制驱动装置动作，通过控制驱动装置进而控制滚筒2往复摆动的弧度，本实施例中，滚筒2往复摆动的弧度优选为60°～360°，更优选为180°～270°。

滚筒2进料端设置有进料口，进料口的轴线与摆动式回转炉的转动轴线A重合，进料装置1与进料口进行转动密封连通，密封方式可以采用填料密封、机械密封等动静密封方式，进料装置1固定不动，滚筒2可相对进料装置1转动，两者之间为动静密封，进料口的横截面积小于进料端的横截面积，进料装置1的输送轴线(即滚筒2相对进料装置1转动的轴线，也即进料口的轴线)与摆动式回转炉的转动轴线A重合。

出料装置6连通设置于滚筒2的出料端，回转炉中与出料装置6相互转动密封配合的位置为滚筒物料出口201，物料从滚筒物料出口201排出滚筒2或出料装置6，滚筒物料出口201的横截面积小于出料端的横截面积，滚筒物料出口201的轴线与回转炉的转动轴线A重合，出料装置6的输送轴线(即滚筒物料出口201的轴线)与回转炉的转动轴线A重合。

进料装置1和出料装置6与滚筒2的连接方式与现有技术中的炉头、炉尾环绕滚筒2的敞口两端外圆周转动连接相比，密封面减小，密封容易，可采用普通的密封件进行密封，不易漏风，提高了设备的密封性能。

上述炭化和活化设备在工作时，如图1-图3所示，通过进料装置1向滚筒2中输送物料，通过控制装置控制驱动装置动作，驱动装置驱动滚筒2往复摆动，在滚筒2的倾斜角度作用下，以及滚筒2的往复摆动下，物料沿之字形轨迹逐渐向出料端移动，依次经过干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ、炭化段Ⅲ、活化段Ⅳ和气固分离段Ⅴ。物料在干燥段Ⅰ和干馏段Ⅱ内加热发生热解反应，生成热解气；物料继续移动，经过炭化段Ⅲ时，被继续加热，在高温下热解气和/或部分物料与通过气体导入组件导入的含氧气体发生氧化反应，放出大量热，物料在高温下发生炭化反应，得到炭化料；炭化料和热解气移动到活化段Ⅳ时，炭化料在高温下与通过蒸汽导入组件导入的水蒸汽充分接触发生活化反应，生成活性炭或活性焦；活性炭或活性焦以及热解气进入气固分离段Ⅴ，热解气从热解气出口21排出滚筒2，活性炭或活性焦继续向出料端移动，从出料装置6中排出滚筒2。

上述的炭化和活化设备采用了摆动式回转炉，其滚筒2只在一定弧度范围内往复摆动，因此，可以在滚筒2上直接设置需要通过管道或导线与外部设备连接的加热装置、气体导入组件和蒸汽导入组件，从而可以在滚筒2内同时设置炭化段Ⅲ、活化段Ⅳ等多个工艺段，能够满足多个工艺段对工艺的要求，实现了在一个设备中的一体式完成炭化和活化工艺，不需要像现有技术那样，因为回转炉的结构限制只能完成单个工艺，可以一次性生产活性炭或活性焦，且由于摆动式回转炉只在一定范围内摆动，物料不会在炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ内散落，在炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ内形成气相区和固相区，优选地将气体导入组件布置于滚筒2气相区，炭化和活化设备启动后(启动时含氧气体需要与部分物料发生反应)，含氧气体始终只与热解气接触发生氧化放热反应，不与固相区的炭化料反应，从而减少了炭化料的消耗，提高了物料的转化效率。本发明中的炭化和活化设备可以对生物质(秸秆、农林废弃物、其它不含氯有机物)、兰炭、半焦、饱和活性炭和饱和活性焦等物料进行处理，生成活性炭或活性焦，还能够完成饱和活性炭再生或饱和活性焦再生工艺。

如图1-图3所示，在本实施例中，炭化和活化设备的滚筒2内还设置有冷却段Ⅵ，冷却段Ⅵ位于气固分离段Ⅴ和出料端之间，冷却段Ⅵ与气固分离段Ⅴ之间设置有隔板14，隔板14在靠近滚筒2的固相区的位置设置有开口；冷却段Ⅵ的筒壁外设置有冷却夹套23，冷却夹套23的外壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口231。冷却夹套23可以是一组或多组，环绕在冷却段Ⅵ的筒壁外，通过冷却介质进口向冷却夹套23中通入冷却介质，冷却介质通过冷却介质出口231出来。气固分离段Ⅴ内的活性炭或活性焦通过隔板14下部的开口进入冷却段Ⅵ，在此处被冷却夹套23冷却。当然，也可以不在滚筒2内设置冷却段Ⅵ，直接将活性炭或活性焦输送出滚筒2，在滚筒2之后的设备中进行冷却。设置冷却段Ⅵ可以预先冷却，提高冷却效果。

如图1-图3所示，本实施例中的炭化和活化设备还包括加热夹套19，炭炭加热夹套19设置于干燥段Ⅰ和/或干馏段Ⅱ的外壁上，优选地，加热夹套19覆盖在干燥段Ⅰ和干馏段Ⅱ的外壁上，加热夹套19的外壁上靠近炭化段Ⅲ的位置设置有热解气进口191，加热夹套19的外壁上靠近进料端的位置设置有热解气排出口192，通过向加热夹套19内通入加热介质可以对干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ进行加热。当然，也可以不设置加热夹套19，而是在滚筒2的进料端筒壁上直接设置热解气排出口192，通过滚筒2内逆流至干燥段Ⅰ和干馏段Ⅱ的高温热解气对该段物料进行加热，只是此方式不能在活化段Ⅳ有效利用干燥段产生的水蒸汽，设置加热夹套19的热效率更高，便于热解气的后续利用。

进一步地，如图1-图3所示，本实施例中的炭化和活化设备还包括电加热器20，电加热器20设置于炭化段Ⅲ和/或干馏段Ⅱ的筒壁外，电加热器20与摆动式回转炉的检测控制装置通过导线连通，通过电加热器20对炭化煅Ⅲ和/或干馏段Ⅱ进行加热。加热速度快，热效率更高。

更进一步地，在活化段Ⅳ上也设置电加热器20，对活化段Ⅳ进行电加热，提高加热效率。当然，也可以不设置电加热器20。

作为优化，上述的电加热器20可以采用电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器、等离子加热器中的一种或多种组合，根据具体工艺选择合适的电加热器。

优选地，在活化段Ⅳ的外壁上设置微波加热器，微波加热器的安装结构如图22所示，微波加热器通过金属导波管203固定于滚筒2的筒壁上，即在滚筒2的筒壁上设置有与滚筒2内部连通的金属导波管203，微波加热器固定于金属导波管203的远离筒壁的一端，金属导波管203为圆管、方管等管壁封闭的金属管，微波加热器产生的微波经过金属导波管203的管腔传递到滚筒2内部，加热物料，金属导波管203可防止微波外泄，且金属导波管203将微波加热器与滚筒2的筒壁远离，可防止微波加热器被滚筒2的筒壁加热损坏。该安装结构适用于加热温度较低或较高的工况。

作为优化，如图22所示，在本实施例中，金属导波管203内还设置有耐高温透波层202，耐高温透波层202将金属导波管203隔断，使滚筒2内的高温气体或高温固体不能通过金属导波管203与微波加热器接触，而微波可通过耐高温透波层202进入滚筒2内部。耐高温透波层202可以是陶砖、硅砖、镁砖或高铝砖等。耐高温透波层202可以设置于金属导波管203内部的任意位置，如中间位置、与筒壁连接的位置等，只要能够阻隔滚筒2内的高温气体和固体即可。耐高温透波层202的数量在此不做限定，可以是一层、两层。三层或更多层。该设置结构适用于加热温度较高的工况，能够进一步防止微波加热器被高温损坏。优选地，金属导波管203固定于活化段Ⅳ的气相区的筒体外壁上，金属导波管203的一端与气相区连通，另一端固定有微波加热器。金属导波管203设置在气相区是为了避免金属导波管203被物料填充。当然，金属导波管也可设置在固相区筒壁上，通过其中的耐高温透波层202阻隔物料。

采用微波加热器可以利用微波场的作用在滚筒2内的物料内部形成局部热点，通过“热点效应”更好地使物料进行反应。

如图1-图3所示，进一步地，在本实施例中，气固分离段Ⅴ上的热解气出口21与加热夹套19上的热解气进口191连通，通过设置加热夹套19，将滚筒2内物料热解生成的热解气导入加热夹套19内，由于热解气从滚筒2内出来后，具有较高的温度，因此，利用热解气的热量对干馏段Ⅱ和干燥段Ⅰ内的物料进行间壁传热，加热物料，回收热解气的余热，提高了热效率。本实施例中的热解气进口191位于干馏段Ⅱ的靠近炭化段Ⅲ的位置，热解气排出口192位于干燥段Ⅰ的靠近进料端的位置，这样设置是为了使热解气在加热夹套19内的流通方向与物料在滚筒2内的移动方向相反，充分利用热解气的热量，提高传热效率。

如图1-图3和图6所示，本实施例对气体导入组件进行优化，气体导入组件包括气体入口28和气体分布管27。其中气体入口28设置于炭化段Ⅲ的筒壁上，用于向炭化段Ⅲ内通入含氧气体(空气、富氧空气或氧气)；气体分布管27设置于炭化段Ⅲ的气相区和/或固相区，气体分布管27与气体入口连通，优选地，气体分布管27为直管，气体分布管27的轴线平行于滚筒2的轴线，且设置于炭化段Ⅲ的气相区内，气体分布管27与气体入口28连通，气体分布管27的两端封闭，气体分布管27的管壁上开设有沿气体分布管27的轴线布置的多个出气孔271，出气孔271的孔径为2mm～15mm。通过气体入口28向炭化段Ⅲ内通入含氧气体，含氧气体与热解气和部分物料在高温下发生氧化反应，放出大量热，物料在高温下发生炭化反应。对于设置于炭化段Ⅲ的固相区内的气体分布管27，其出气孔271的开口方向优选指向滚筒2的筒壁，为了防止物料通过出气孔271进入气体分布管27中，在气体分布管27的出气孔271的两侧设置有两块挡板33，挡板33的长度方向与气体分布管27的轴线平行，挡板33与筒体内壁之间存在间隙，从而将出气孔271防护在两个挡板33之间，降低了物料进入气体分布管27的几率，同时，当物料覆盖气体分布管27时，在两个挡板33之间形成气体分布通道，气体流通顺畅，并从挡板33与筒体内壁的间隙处以及挡板33的两端敞口处流出。气体分布管27的数量根据工艺需求进行设定，在此不做具体限定。

当然，气体导入组件还可以是其它结构，气体分布管27可以是环形结构，在其上均匀设置有出气孔271。只要能够向炭化段Ⅲ通入含氧气体即可。

如图1-图3和图6所示，本实施例对蒸汽导入组件进行优化，其包括蒸汽入口25、蒸汽分布管24和挡板33。其中，蒸汽入口25设置于活化段Ⅳ的固相区筒壁上，用于向活化段Ⅳ内通入活化剂(水蒸汽)；优选地，蒸汽分布管24为直管，蒸汽分布管24的轴线平行于滚筒2的轴线，且设置于活化段Ⅳ的固相区内，蒸汽分布管24与蒸汽入口25连通，蒸汽分布管24的两端封闭，蒸汽分布管24的管壁上开设有沿蒸汽分布管24的轴线布置的多个开口方向指向筒壁的蒸汽出气孔，蒸汽出气孔的孔径为2mm～15mm；为了防止物料通过蒸汽出气孔进入蒸汽分布管24中，在蒸汽分布管24的蒸汽出气孔的两侧设置有两块挡板33，挡板33的长度方向与蒸汽分布管24的轴线平行，从而将蒸汽出气孔防护在两个挡板33之间，降低了物料进入蒸汽分布管24的几率，同时，当物料覆盖蒸汽分布管24时，在两个挡板33之间形成蒸汽分布通道，蒸汽流通顺畅。通过蒸汽入口25向活化段Ⅳ的固相区通入水蒸汽，水蒸汽与炭化料充分接触，发生活化反应，生成活性炭或活性焦。蒸汽导入组件和气体导入组件的结构相似，只是两者设置的位置不同，且气体导入组件不需要设置挡板33。当然，蒸汽导入组件也可是其它结构，如蒸汽分布管24为环形结构，只要能够向活化段Ⅳ的固相区通入水蒸汽即可。

为了更好地对活化段Ⅳ内的物料进行加热，如图1-图3所示，在本实施例中，炭化和活化设备还包括设置于活化段Ⅳ的气相区上的气体导入组件，具体地，该气体导入组件与炭化段Ⅲ内的气体导入组件相同，气体入口28设置在活化段Ⅳ的气相区筒壁上，用于向活化段Ⅳ内通入含氧气体；气体分布管27平行于滚筒2的轴线地设置于活化段Ⅳ的气相区内，气体分布管27与气体入口28连通，气体分布管27的管壁上沿其轴线开设有多个开口指向滚筒轴线的出气孔271。通过气体导入组件将含氧气体通入活化段Ⅳ内，使热解气与含氧气体发生氧化反应，放出大量热，提高了炭化料与水蒸汽进行活化反应的温度，活化更彻底。也可以通过电加热器20实现该目的。

如图1-图3所示，为了实现工艺反应温度的精确检测和控制，在本实施例中，炭化和活化设备还包括温度传感器8和阀门26。温度传感器8设置于炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ，优选设置于气相区内，用于精确检测该工艺段内的反应温度，温度传感器8与控制装置通过导线连接；阀门26设置于气体入口28和蒸汽入口25上，阀门26为手动阀门和/或自动阀门，自动阀门与检测控制装置通过导线连接。检测控制装置根据温度传感器8检测的温度信息，控制气体入口28和/或蒸汽入口25的阀门26开度，通过控制进入的含氧气体的量和水蒸汽的量，并通过控制电加热器20的启闭，实现对滚筒2内相应工艺段的反应温度的精确控制。具体地，当温度低于设定下限值时，打开阀门26，使热解气与通入的含氧气体发生氧化反应放出热，当温度高于设定上限值时，则关闭阀门26。

为了使活化段Ⅳ内的炭化料与水蒸气充分接触，在本实施例中，蒸汽入口25和蒸汽分布管24的数量优选为多个，且每个蒸汽入口25对应连接一个蒸汽分布管24，每个蒸汽入口25上均设置有一个阀门26，即每个蒸汽分布管24由单独的阀门26控制，每个蒸汽分布管24的轴线均与滚筒2的轴线平行，且这些蒸汽分布管24沿活化段Ⅳ的固相区的内壁面呈弧形依次排布，每个蒸汽分布管24均具有自己特定的布置角度，布置角度为经过每个蒸汽分布管24的轴线和滚筒2轴线的平面与滚筒2处于静置时的经过滚筒2轴线的竖直面之间的夹角，这些蒸汽分布管24优选地相对该竖直面左右对称布置。工作时，通过位置传感器检测摆动式回转炉的摆动角度，当摆动式回转炉摆动到某个蒸汽分布管24被固相区内的固体物料覆盖的摆动角度时，检测控制装置打开对应该摆动角度(通常为一定的角度区间)的蒸汽分布管24的阀门26，此蒸汽分布管24中通入水蒸汽，通过该蒸汽分布管24上的蒸汽出气孔向覆盖在其上的固体物料通入水蒸汽，检测控制装置同时控制其余未被碳化料覆盖的蒸汽分布管24所对应的阀门26关闭。摆动式回转炉的不同摆动角度区间分别对应不同的蒸汽分布管24的布置角度，从而实现固体物料在活化段Ⅳ固相区内移动到各个蒸汽分布管24时，均保证该蒸汽分布管24通入蒸汽，使水蒸汽与需要活化的高温炭料充分接触，提高了活化的效率。

具体地，在摆动式回转炉摆动的极限位置(即改变摆动方向的位置)设置两个位置传感器，位置传感器为摆动控制装置的组成部分，以位置传感器触发时刻为基准，根据摆动式回转炉转动的角速度和摆动的时间推算摆动式回转炉到达的摆动角度，对应该摆动角度的某个蒸汽分布管24此时被固体物料覆盖，检测控制装置控制该蒸汽分布管24所对应的阀门26开启，并控制其余蒸汽分布管24所对应的阀门26关闭。即以位置传感器触发时刻为基准，检测控制装置根据摆动式回转炉的转动角速度和每个蒸汽分布管24的布置角度，并针对每个蒸汽分布管24所对应的阀门26分别设定开启时刻、开启时间长度和关闭时刻，来关闭或打开某个蒸汽分布管24的阀门26，实现分别控制每个蒸汽分布管24的通入水蒸汽的时间参数。当然，还可以采用其他的方式实现该工艺目的。

如图1和图2所示，为了进一步利用热解气，本实施例中的炭化和活化设备还包括冷凝器39、燃气风机29和蒸汽锅炉30。冷凝器39与热解气排出口192通过活动导管组件5连接，燃气风机29与冷凝器39的气体出口连接；蒸汽锅炉30与燃气风机29的出口连通，用于向蒸汽锅炉30中通入热解气中冷凝得到的燃气，同时根据需要向蒸汽锅炉30中补充燃料，加热水后产生水蒸汽，蒸汽锅炉30的水蒸汽出口与冷却夹套23的冷却介质进口通过活动导管组件5连接，冷却介质出口231与蒸汽入口25连通。由于热解气中含有可燃气体和过热蒸汽，通过燃气风机29的抽吸作用，将加热夹套19内完成间壁加热的热解气送入冷凝器39中冷凝后得到冷凝水和可燃气体，之后将可燃气体通入蒸汽锅炉30中，可燃气体在蒸汽锅炉30中燃烧，同时根据需要向蒸汽锅炉30中补充燃料，加热通入蒸汽锅炉30中的水，得到水蒸汽，水蒸汽进入冷却夹套23内，被高温活性炭或活性焦间壁加热，成为过热水蒸汽，过热水蒸汽从冷却介质出口231出来，通过活化段Ⅳ的蒸汽入口25进入活化段Ⅳ，作为活化剂参与活化反应。这一过程中，不仅利用了热解气的能量，而且回收了高温活性炭或活性焦的余热，提高了热效率，不需要额外加热水蒸汽和加热设备，节省了能源，降低了成本。

由于热解气中的燃气燃烧后产生烟气，为了净化烟气，如图1和图2所示，本实施例中的炭化和活化设备还包括引风机31和烟气净化机32。引风机31与蒸汽锅炉30的尾气出口连通，烟气净化机32与引风机31的出口连接。通过引风机32将蒸汽锅炉30的烟气通入烟气净化机32中，烟气得到净化，最终排向外部，起到环保的作用。

如图1-图3所示，为了对活性炭或活性焦进一步降温，本实施例中的炭化和活化设备还包括冷却器22，冷却器22与摆动式回转炉的出料装置6的出口连接，冷却器22中设置有用于通入冷却水的水套和水盘管。活性炭或活性焦进入冷却器22中，冷却水进入水套和水盘管内，通过间壁传热对活性炭或活性焦进行冷却，最后活性炭或活性焦从冷却器22的放料口排出。

进一步地，为了更进一步地回收活性炭或活性焦的余热，在本实施例中冷却器22还设置有用于通入冷却气体的气套和气盘管，气套和气盘管的出口与气体入口28通过活动导管组件5连接。冷却气体为含氧气体，则在冷却活性炭或活性焦的过程中，含氧气体在气盘管或气套中被加热，之后，通过气体入口进入炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ内，高温含氧气体参与热解气的氧化反应，提高了热效率。

如图1-图3所示，为了更好地进行各个工艺段的反应，使各工艺段的温度实现分区，在本实施例中，干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ、炭化段Ⅲ、活化段Ⅳ和气固分离段Ⅴ之间均设置有隔板14；干燥段Ⅰ和/或干馏段Ⅱ和/或活化段Ⅳ内至少设置一个隔板14。

进一步地，在本实施例中，干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ、炭化段Ⅲ、活化段Ⅳ和/或冷却段Ⅵ的固相区设置有翻料板7，翻料板7的结构如图7所示，翻料板7固定在滚筒2内壁上，随着滚筒2的摆动，设置翻料板7是为了在这几个工艺段内将物料翻起散落，使物料与气体充分接触，反应充分，提高传热效率；对于同心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉，为了更方便出料，在靠近出料装置6的出料端内设置翻料板7。更优选地，在炭化段Ⅲ、活化段Ⅳ和气固分离段Ⅴ内不设置翻料板7，目的是为了在这些工艺段内形成稳定的气相区和固相区，使含氧气体只与气相区的热解气进行氧化反应，减少对固相区的炭化料的消耗，提高活性炭或活性焦的产量，气固分离段Ⅴ不设置翻料板7是为了更好地实现气固分离。

如图1-图4所示，在本实施例中，干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ、炭化段Ⅲ、活化段Ⅳ和/或冷却段Ⅵ的固相区设置有活动链条13，也可以不设置。活动链条13可以设置在滚筒2的内壁上，活动链条13一端固定在滚筒2内壁上，另一端不固定，或者两端均固定在滚筒2的内壁上，随着滚筒2的往复摆动，活动链条13在滚筒2内相对壁面不断滑动，一方面可以将附着在壁面上的物料清理下来，另一方面，活动链条13可以推动物料向出料端移动，方便物料的输送。活动链条13还可以加强筒壁向物料的传热。活动链条13还可以设置于隔板14上，活动链条13的两端分别固定于隔板14的两个板面上，活动链条13穿过隔板14的开口，随着滚筒2的往复摆动，活动链条13可在开口处往复摆动，防止隔板14堵塞；当然，穿过隔板14的活动链条13的两端还可以固定在滚筒2的上部筒壁上，或者一端固定在滚筒2的筒壁上，另一端固定在隔板14的板面上，穿过隔板14开口的活动链条13可以悬空，也可以部分与滚筒2的内壁接触滑动，优选接触滑动，可防止物料结壁，提高传热效率。当然，活动链条13的安装形式并不局限于本实施例所列举的形式。

在本实施例中，炭化和活化设备还包括设置于滚筒2上的压力传感器，压力传感器与摆动式回转炉的检测控制装置导线连接。通过压力传感器对滚筒2内的压力进行检测，更好地控制各工艺段的反应。

如图2和图3所示，对炭化和活化设备进一步优化，由于现有含水率较高的有机物或生物质在干馏热解的过程中经历干燥、干馏等过程。有机物或生物质在干燥时产生大量水蒸汽，水蒸汽随物料一起经过干馏、炭化等过程进入热解气中，热解气冷凝净化时被冷凝分离下来，冷凝过程需要消耗大量冷量(冷却水量)，同时产生较多数量的冷凝黑液需要处理；同时，由于热解气中含有大量水蒸汽，从炉中排出的热热解气不能直接燃烧利用(影响燃烧效果：水蒸汽一方面稀释了燃气浓度影响燃气燃烧，另一方面水蒸汽参与燃烧过程中吸热影响火焰温度)；水蒸汽在干馏、炭化的过程中，从100℃左右被加热升高到500～900℃，消耗了大量的能源；如果先在干燥设备中干燥再在干馏热解设备中干馏热解，则增加了设备数量和工艺过程的复杂性。

为了解决上述的问题，本实施例的炭化活化设备还包括设置于干燥段Ⅰ的气相区筒壁上的蒸汽导出口38，蒸汽导出口38通过活动导管组件5与蒸汽冷凝器34连通，蒸汽冷凝器34的出口与蒸汽引风机36连接。通过蒸汽引风机36的抽吸作用，将干燥段Ⅰ加热有机物或生物质物料产生的大量水蒸汽预先从干燥段Ⅰ抽离出来，减少水蒸汽进入后续的工艺段的量，对抽吸出来的水蒸汽通过蒸汽冷凝器34进行冷凝分离，得到冷凝水和不凝气，不凝气可通入燃烧炉或其它设备中。

如图2和图3所示，为了更好地实现干燥段Ⅰ的水蒸汽预分离，在本实施例中，在蒸汽导出口38或连接蒸汽导出口38的蒸汽管道上设置温度传感器8，用于检测从干燥段Ⅰ抽离出来经过蒸汽导出口38的气体的温度；在蒸汽管道上或蒸汽引风机36的进口处设置调节阀35，用于调节从蒸汽导出口38经过的气体流量。或者不设置调节阀35，而是蒸汽引风机36采用变频引风机，通过变频引风机控制从蒸汽导出口38中经过的气体流量，通过控制气体流量使气体中成分为干燥段Ⅰ内的水蒸汽。由于流量过大，干馏段Ⅱ的干馏气体会补入水蒸汽中，随水蒸汽从蒸汽导出口38排出滚筒2。因此，需要控制调节阀35的开度，控制从蒸汽导出口38的气体流量。调节阀35的控制是根据温度传感器8对蒸汽导出口38的气体检测的温度进行的，由于干燥段Ⅰ的水蒸汽的温度一般在100～120℃，而干馏段Ⅱ产生的干馏气体温度一般大于180℃，当温度传感器8检测到的蒸汽导出口38的气体温度为100～130℃，则说明该气体主要为干燥段Ⅰ的水蒸汽；当温度传感器8检测到的蒸汽导出口38的气体温度超过水蒸汽的温度范围时，则说明气体中混入了干馏段Ⅱ的干馏气体，需要将调节阀35的开度减小或改变变频引风机的工频。因此，通过调节阀35和变频引风机控制蒸汽导出口38的气体流量使蒸汽导出口38的温度控制在100～130℃，更优选为110～120℃之间，从而实现含水率较高的有机物或生物质物料在干燥段Ⅰ产生的水蒸汽预分离。避免大量水蒸汽随有机物或生物质经历干馏、热解过程的高温过程并进入干馏热解气中，从而降低了有机物或生物质干馏、热解过程的能耗，以及减少了干馏热解气中的水蒸汽含量，相应减少了干馏热解气冷凝黑液的产量，提高了冷凝黑液的浓度，有利于冷凝黑液的资源化利用。

如图3所示，为了进一步简化炭化和活化设备，充分利用干燥段Ⅰ的预分离的水蒸汽，本实施例中的炭化和活化设备可以采用自供水蒸汽的方式，即不需要设置蒸汽锅炉30来加热水产生水蒸汽，而是在滚筒2或支撑装置上固定第二蒸汽引风机37，第二蒸汽进风机37的进口与干燥段Ⅰ的蒸汽导出口38连通，第二蒸汽引风机37的出口与冷却夹套23的冷却介质进口连接。从而将干燥段Ⅰ预分离的水蒸汽通入冷却夹套23内，通过间壁传热，预分离的水蒸汽被加热成过热水蒸汽，直接用于活化段Ⅳ中与炭化料的活化反应。从而实现蒸汽的自己供给。简化了设备和工艺。

当然，也可以将上一实施例中的干燥段Ⅰ预分离的水蒸汽自供给活化段Ⅳ使用的形式与蒸汽锅炉30配合使用，同样能够减少蒸汽锅炉30产生水蒸汽所消耗的能源。

上述炭化和活化设备的完整工艺过程如下：

摆动式回转炉运行时，滚筒按顺时针方向和逆时针方向交替转动运行，待处理的生物质(秸秆、农林废弃物、其它不含氯有机物)、兰炭、半焦、饱和活性炭、饱和活性焦等物料(以下简称物料)通过进料装置1输送到滚筒2内，物料随着滚筒2的摆动旋转在滚筒2内翻滚滑动并沿着坡度向出料端沿之字形路线移动，活动链条13随物料滑动，可防止物料粘壁，并能提高传热效率。物料先后经过干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ，被加热夹套19中的800～1000℃的热解气间壁加热干燥、干馏，热解升温到400～500℃；热解过程十分复杂，结果是大分子炭水化合物的键被打碎，析出大量挥发份(主要包括H₂、CO、CO₂、CH₄、焦油和其他炭氢化合物)进入热解气中，产生大量的焦油、水蒸汽和燃气。物料继续向出料端移动进入炭化段Ⅲ，富含焦油、燃气的热解气与从气体导入组件中通入的含氧气体发生氧化反应放出热，使炭化段Ⅲ温度提高到800～1000℃，物料发生炭化反应，生产炭化料；炭化料继续向活化段Ⅳ移动，通过热解气与含氧气体的反应放热和/或通过电加热器20加热，保持800～1000℃，进入活化段Ⅳ，炭化料与从蒸汽导入组件中通入的过热水蒸汽充分接触活化生成活性炭或活性焦，多根相互独立控制的蒸汽分布管24通过控制装置的控制，根据滚筒2的摆动角度，开启和关闭对应的阀门26，使炭化料与过热水蒸汽充分接触，炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ的温度由温度传感器8监测，并通过控制装置自动控制连接在气体入口上的阀门26的开度，控制通入含氧气体的量来控制温度

活性炭或活性焦和热解气继续向出料端移动，进入气固分离段Ⅴ，热解气与活性炭或活性焦分离后，通过热解气出口排出滚筒2；活性炭或活性焦沿摆动式回转炉坡度方向穿过隔板14进入冷却段Ⅵ，被冷却夹套23中的气态介质冷却，气态冷却介质是来自蒸汽锅炉30燃烧热解气加热水生成的水蒸汽，水蒸汽在冷却夹套23中冷却高温活性炭时被加热到500～600℃形成过热蒸汽，过热蒸汽做为活化气体从蒸汽入口25进入活化段Ⅳ内参与活化反应；活性炭或活性焦顺着坡度移动进入出料端，通过出料装置6进入冷却器22，被冷却器22中的含氧空气和冷却水冷却至常温，含氧空气被加热后通过气体入口28进入炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ，参与和热解气的氧化反应。

800～1000℃高温的热解气在燃气风机29的抽吸作用下从热解气出口21排出滚筒2后，进入加热夹套19内，高温热解气在加热夹套19中从干馏段Ⅱ向进料端流动，热解气的流动方向与进入滚筒2内的物料的移动方向相反，实现间壁传热，使物料逐步升温到400～500℃；高温热解气则逐步换热量降到200～300℃，在燃气风机29的抽吸作用下从热解气排出口192排出。之后经冷凝器39冷凝后得到冷凝水和可燃气体，可燃气体送入蒸汽锅炉30中，和根据需要补充的燃料一起燃烧，使蒸汽锅炉30中的水被加热生产水蒸汽，水蒸汽通入冷却夹套23内，燃气风机29的抽吸使回转炉内保持10～200P负压。热解气燃烧后的尾气经引风机31送至烟气净化机32中净化后排放。

为了提高活性炭或活性焦的活化效率，可以扩大活化段Ⅳ的筒体直径，使活化段Ⅳ内停留的高温炭较多，提高活化段Ⅳ的固汽比，使炭与蒸汽接触的时间延长，效率提高。

摆动式回转炉启动时，首先加入物料后，启动电加热器20，将炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ的物料加热并通入含氧气体，与部分物料发生氧化放热反应，当炭化段Ⅲ升温到400～500℃生物质自燃温度条件时，关闭电加热器20，继续通入含氧气体，炭化段温度提高到800～1000℃，在炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ通过温度传感器8监测和调节气体入口28上的阀门26开度，控制通入含氧气体的量来控制炭化段Ⅲ和活化段Ⅳ的温度。

对于较高含水率的生物质，在干燥段Ⅰ产生的水蒸汽可通过蒸汽导出口38、温度传感器8、调节阀35、蒸汽引风机36和蒸汽冷凝器34进行预分离处理，不凝气送入燃烧炉中。另一路预分离的水蒸汽经第二蒸汽引风机37送入冷却夹套23中，变成过热水蒸汽后通入活化段Ⅳ，将预分离的水蒸汽用于自身的活化段Ⅳ的活化反应，在此不再赘述。

可以看出，本发明中的炭化和活化设备能够一体式完成炭化、活化等多个工艺，一次性生产活性炭、活性焦、饱和活性炭再生或饱和活性焦再生。通过回收热解气、活性炭或活性焦的热量，提高了设备的热效率和活性炭的产率。能够通过温度传感器8、阀门26、电加热器20和控制装置实现设备的自动温控和自动化生产。

本实施例对以上提到的活动导管组件5进行优化，活动导管组件5有三种形式，均适用于同心摆动回转炉和偏心摆动回转炉，附图只是给出了三种活动导管组件5在某一结构形式的回转炉中的安装结构，三种活动导管组件5与同心摆动回转炉和偏心摆动回转炉可任意组合。第一种活动导管组件5为软管，将软管通过滚筒2外壁上的一个短接管与滚筒2连通，软管另一端与外部设备连接，软管可以弯曲，保证软管足够长，不会对滚筒2的摆动产生干涉，由于滚筒2在一定弧度范围内摆动，因此软管不会缠绕在滚筒2上。与软管连接的短接管可以设置在滚筒2的外壁上任意位置，只要不发生软管缠绕即可。

第二种活动导管组件5如图1-图5所示，活动导管组件5由至少两个分管501通过旋转接头502首尾连接而成。由于回转炉工作时，温度较高，且活动导管组件5中通入的介质，有些温度也比较高，因此活动导管组件5优选采用硬质耐高温材料的管，而为了不妨碍滚筒2的摆动，通过旋转接头502将至少两个硬质的分管501首尾转动连接，随着滚筒2的摆动，分管501之间相对转动，且不会限制滚筒2的摆动，其中一个分管501与滚筒2上的短接管通过旋转接头502连通，另一个分管501与外部管道通过旋转接头502连接。图5中的活动导管组件5为由三个分管501通过旋转接头502首尾转动连接而成，滚筒2从开始位置沿某一方向摆动，摆动时，带动活动导管组件5转动，整个过程中，活动导管组件5不会对滚筒2的摆动产生干涉，可选择同心摆动回转炉的外筒壁的上部或下部设置短接管，该短接管与分管501通过旋转接头502连接，只要活动导管组件5与滚筒2的摆动不发生干涉即可。

第三种活动导管组件5如图11-图13、图16所示，活动导管组件5为固定摆动管503，对于同心摆动回转炉的固定摆动管503，其设置与图16中的设置类似，即固定摆动管503的一端固定连接在滚筒2的外壁上，如果有换热夹套，可以固定在换热夹套上；固定摆动管503的另一端延伸至同心摆动回转炉的外部两端，并通过旋转接头502与外部管道旋转连接，旋转接头502布置于同心摆动回转炉的外部两端，且旋转接头502的旋转轴线与同心摆动回转炉的滚筒2的轴线B的延长线重合。同心摆动回转炉在往复摆动时，固定摆动管503随滚筒2一起绕滚筒2的轴线B摆动，固定摆动管503不会对滚筒2的摆动产生干涉，同时能够向滚筒2或换热夹套内通入流体物料或热源。固定摆动管503的一端可以固定于滚筒2的外筒壁的上部或下部。

对于偏心摆动回转炉的固定摆动管503，如果是筒内偏心摆动回转炉，则固定摆动管503的设置与同心摆动回转炉的设置类似，如图16所示，固定摆动管503一端固定连接在滚筒2的外壁上或换热夹套上，固定摆动管503的另一端延伸出筒内偏心回转炉的外部两端，并通过旋转接头502与外部管道旋转连接，旋转接头502布置于筒内偏心摆动回转炉的外部两端，且旋转接头502的旋转轴线与筒内偏心摆动回转炉的转动轴线A的延长线重合，工作原理和同心摆动回转炉的相同。如果是筒外偏心摆动回转炉，其转动轴线A位于滚筒2的外部下方，则固定摆动管503的设置如图11-图13所示，固定摆动管503的一端固定连接于滚筒2的下部或换热夹套上，固定摆动管503的另一端通过旋转接头502与外部管道旋转连接，旋转接头502位于滚筒2的下方，且其旋转轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合。工作原理如上所述，不再赘述。

如图4、图11、图17所示，进一步地，本实施例提供了一种具体的进料装置1，进料装置1为螺旋进料输送机或活塞进料机。如图4和图11所示，螺旋进料输送机为圆管结构，圆管内设置有螺旋机构，进料装置1的一端开设有开口朝上的料仓，对于同心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉，螺旋进料输送机的圆管与开设在滚筒2的进料端的端面上的进料口转动密封连接，圆管可通过直通式旋转接头18(直通式旋转接头为一种动静密封连接件)与进料端的端面转动连接，且螺旋进料输送机的输送轴线与滚筒2的转动轴线重合。螺旋进料输送机通过螺旋机构将物料输送到滚筒2内。如果采用活塞进料机，其结构与图17中的结构相同，则活塞进料机的输送管同样与设置于滚筒2的进料端的端面上的进料口通过直通式旋转接头18转动密封连接，且活塞进料机的输送管的输送轴线与滚筒2的转动轴线重合，活塞进料机通过往复移动的活塞将物料推送进入滚筒2内。不论采用何种进料装置1，始终保持输送管内有一部分被物料充满，形成气阻，防止滚筒2内气体由进料装置1窜至滚筒2外，或滚筒2外空气从进料装置1进入滚筒2内；为了更好地实现密封，在活塞进料机的料仓处设置第一插板阀101，在活塞进料机的输送管上设置第二插板阀102。进料时，第二插板阀102打开，第一插板阀101关闭(防止活塞推料时物料往上挤出输送管返回料仓)，活塞在气缸或油缸的推动下前进将物料通过直通式旋转接头18和输送管送入回转炉；进料完毕后关闭第二插板阀102(防止活塞回退时回料)，打开第一插板阀101，活塞在气缸或油缸的拉动下回退，物料通过打开第一插板阀101的下料口进入活塞进料机的输送管中。

上述的进料装置1的输送管与滚筒2的进料端的端面进行转动密封连接，与现有回转炉中的炉头环绕滚筒一端的大面积密封面相比，本发明中的进料装置1与滚筒2的转动密封面小，仅仅只需要普通的填料密封或密封圈便可满足密封要求，密封简单，降低了密封成本，不易漏风。保证了滚筒2内物料的反应质量。

以上的进料装置1同样适用于偏心摆动回转炉，对于筒内偏心摆动回转炉，进料装置1的结构和安装方式与同心摆动回转炉的相同；对于筒外偏心摆动回转炉，如图11所示，滚筒2的进料端的端面可延伸至转动轴线A，在该端面上开设进料口，进料装置1的输送管可与延伸至转动轴线A处的端面通过直通式旋转接头18转动密封连接；或者滚筒2的进料端端面不延伸至转动轴线A，而是在进料端的筒体连接一个管道，管道上具有进料口，进料装置1与该管道上的进料口转动密封连接，如图17所示，只要进料装置1的输送轴线与回转炉的转动轴线A重合即可，在此不再赘述。

如图1-图4所示，本实施例提供了一种同心摆动回转炉的出料装置6，出料装置6为螺旋出料输送机，螺旋出料输送机的输送管与滚筒2的出料端的端面转动密封连接，且输送管与滚筒2的轴线B重合，则滚筒物料出口201设置于出料端的端面上，螺旋出料输送机的输送管固定不动，滚筒2相对其转动。输送管位于滚筒2内的部分，其上部开设有出料槽，物料在滚筒2内翻转上来，并从出料槽进入输送管，最终排出输送管。

如图11-图13、图18-图21所示，本实施例提供了三种偏心摆动回转炉的出料装置6，筒内偏心摆动回转炉的出料装置6采用与同心摆动回转炉相同的螺旋出料输送机，为了方便出料，在滚筒2内靠近螺旋出料输送机的固体物料移动区域设置翻料板7。筒外偏心摆动回转炉除了可采用与同心摆动回转炉相同的螺旋出料输送机外，筒外偏心摆动回转炉的出料装置6还可以为活塞出料机或出料管道。如图18所示，筒外偏心摆动回转炉的出料装置6为螺旋出料输送机，螺旋出料输送机的位于滚筒外部的输送管可与滚筒2的出料端的延伸至转动轴线A的端面通过直通式旋转接头18转动密封连接，此种情况下，滚筒物料出口201设置于延伸的出料端端面上；或者滚筒2的出料端端面不延伸至转动轴线A，螺旋出料输送机的输送管与设置于出料端的筒体上的一根管道通过直通式旋转接头18转动密封连接，则滚筒物料出口201为该管道的管口。如图19所示，筒外偏心摆动回转炉的出料装置6为活塞出料机，活塞出料机的输送管与滚筒2的出料端的筒体连通，且活塞出料机的输送轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合。活塞出料机的输送管的出口与外部固定出料管601通过直通式旋转接头18转动密封连接，则滚筒物料出口201为活塞出料机的输送管出口。滚筒2内靠近出料端的筒体内壁上设置有活动链条13，滚筒2的筒体与出料装置6连接的部位为斜坡，物料通过斜坡滑入出料装置6中，最终被排出。

如图20所示，另一种筒外偏心摆动回转炉的出料装置6为出料管道，本实施例列举两种出料管道的设置形式，一种是滚筒2的出料端的端面延伸至转动轴线A，在滚筒2的出料端的端面上开设滚筒物料出口201，滚筒物料出口201靠近出料端的端面的下部设置，且滚筒物料出口201的轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，滚筒2的固相区筒壁与滚筒物料出口201通过斜坡过渡相接，便于固体物料沿斜坡滑向滚筒物料出口201；出料管道与滚筒物料出口201转动密封连接，可通过直通式旋转接头18连接，出料管道为弯折管道，向下直角弯曲，斜坡和/或出料管道上设置有活动链条13。随着活动链条13的摆动，将物料送至滚筒物料出口201，并从出料管道排出。

另一种出料管道的设置形式如图21所示，滚筒2的出料端的端面不延伸至转动轴线A；在滚筒2的靠近出料端的固相区筒壁上开设下料口，下料口与下料管602连接，出料管道与该下料管602的出口转动密封连接，具体可通过直通式旋转接头18转动连接，则滚筒物料出口201为下料管602的的出口，出料管道的转动轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合。只要能够实现筒外偏心摆动回转炉的出料即可，并不局限于本实施例所列举的结构形式。

如图4所示，本发明实施例提供了一种具体的驱动装置和支撑装置，对于同心摆动回转炉，驱动装置为同心齿轮齿圈驱动装置，支撑装置为同心托轮托圈支撑装置；其中，同心托轮托圈支撑装置包括至少两组托圈3和托轮12，托圈3固定在滚筒2的外周壁上，托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合，托圈3的外圈表面与托轮12接触支撑，托轮12位于托圈3的下方，托轮12的转轴位置固定不动，一个托圈3至少对应一个托轮12，优选为两个托轮12，用于支撑滚筒2的转动，两组托圈3和托轮12优选地设置在靠近滚筒2两端的位置，支撑更加平稳。同心齿轮齿圈驱动装置包括至少一组齿圈4、主动齿轮11和动力部件10，齿圈4固定在滚筒2的外周壁上，齿圈4的轴线与滚筒2的轴线B重合，齿圈4与主动齿轮11啮合，主动齿轮11与动力部件10传动连接，动力部件10可以是电机或液压马达，动力部件10如果是电机，则主动齿轮11与电机通过减速机传动连接，动力部件10如果是液压马达，则主动齿轮11可以直接与液压马达连接或通过减速机传动连接。动力部件10与摆动控制装置通过导线连接，摆动控制装置控制动力部件10的转动方向，通过动力部件10驱动主动齿轮11往复转动，进而驱动齿圈4和滚筒2绕转动轴线A往复摆动。优选地，齿圈4可以由托圈3和齿形圈组成，即在托圈3的与其轴线垂直的任一侧面上固定齿形圈，齿形圈随托圈3一起转动，形成齿圈4，这样齿圈4的制造可以利用托圈3，降低了制造难度和制造成本，同时固定有齿形圈的托圈3还可以继续与托轮12配合支撑；或者齿形圈固定在托圈的外圈上，形成齿圈4。这种齿圈4的结构形式特别适用于偏心摆动回转炉，同心摆动回转炉同样使用。当然，齿圈4还可以单独制造，为一体结构。

如图9所示，本实施例提供了另一种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为同心推杆驱动装置，支撑装置为同心托轮托圈支撑装置；其中同心托轮托圈支撑装置包括至少一组托圈3和托轮12；托圈3固定在滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合；托轮12的外圈表面与托圈3支撑接触，托轮12位于托圈3的下部，托轮12的位置固定不同，用于转动支撑托圈3；一个托圈3优选地与两个托轮12啮合，更优选地，包括两组托圈3和托轮12，且分别位于滚筒2两端，支撑更加稳定。同心推杆驱动装置包括至少一个伸缩缸19，伸缩缸19的伸缩杆与滚筒2铰接，伸缩缸19的固定端与固定台铰接，通过伸缩杆的伸缩，带动滚筒2往复摆动。具体地，滚筒2的外壁上设置有铰接架，铰接架沿滚筒2的径向向外伸出，伸缩缸19的伸缩杆铰接于铰接架的外端，从而可以避免伸缩杆在伸缩的过程中碰到滚筒2。本实施例优选采用两个伸缩缸19，铰接架相应为两个，且两个铰接架相对滚筒2的轴线B上下对称布置，两个伸缩缸19的伸缩杆分别与上下两个铰接架铰接，两个伸缩缸19的伸缩杆分别铰接于位于滚筒2两侧的固定台上，两个固定台之间的连线水平布置且相对同心摆动回转炉的转动轴线A对称，通过两个伸缩缸19的交替伸缩实现滚筒2的往复摆动。当然，伸缩缸19的数量还可以是一个、三个或者更多个，伸缩缸19的位置根据实际情况进行布置，并不局限于本实施例所列举的形式，只要能够实现滚筒2的往复摆动即可。

如图10所示，本实施例提供了第三种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为至少一组同心托轮托圈驱动装置，支撑装置为多组同心托轮托圈支撑装置；其中，每组同心托轮托圈支撑装置包括托圈3和托轮12，托圈3固定在滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合；托轮12的外圈表面与托圈3支撑接触，托轮12位于托圈3的下部，托轮12的位置固定不同，用于转动支撑托圈3；一个托圈3优选地与两个托轮12配合支撑，更优选地，包括两组托圈3和托轮12，且分别位于滚筒2两端，支撑更加稳定。同心托轮托圈驱动装置包括托圈3、托轮12和动力部件10，托圈3固定在滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合；托轮12的外圈表面与托圈3支撑接触，托轮12位于托圈3的下部，托轮12的位置固定不同，用于转动支撑托圈3；一个托圈3优选地与两个托轮12配合支撑，动力部件10与托轮12传动连接，动力部件10驱动托轮12往复转动，通过托轮12与托圈3之间的静摩擦力带动托圈3往复摆动，进而使滚筒2往复摆动。

如图11所示，本实施例提供了一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心齿轮齿圈驱动装置，支撑装置为支撑辊支撑装置，支撑辊支撑装置只适用于筒外偏心摆动回转炉，因此与支撑辊支撑装置组合的驱动装置和支撑装置只适用于筒外偏心摆动回转炉；其中，偏心齿轮齿圈驱动装置包括齿圈4、主动齿轮11和动力部件10，齿圈4固定在滚筒2的外壁上，且齿圈4的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，齿圈4与主动齿轮11啮合，主动齿轮11与动力部件10传动连接，动力部件10和同心摆动回转炉的相同，在此不再赘述。动力部件10与摆动控制装置导线连接，摆动控制装置控制动力部件10的转动方向，动力部件10带动主动齿轮11转动，主动齿轮11驱动齿圈4和滚筒2绕偏心摆动回转炉的转动轴线A往复摆动。支撑辊支撑装置包括至少两组支撑架17和支撑辊16，其中，支撑架17固定不动，支撑辊16转动连接在支撑架17上，且支撑辊16的转动轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，滚筒2的底部与支撑辊16固定连接，且配重平衡块15固定在支撑辊16上，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置，也可不对称布置，两组支撑架17和支撑辊16优选地分别靠近滚筒2的两端设置，使支撑更加平稳。

如图12所示，本实施例提供了另一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心齿轮齿圈驱动装置，支撑装置为偏心托轮托圈支撑装置，该驱动装置和支撑装置的组合可适用于筒内偏心摆动回转炉和筒外偏心摆动回转炉。其中，偏心齿轮齿圈驱动装置包括齿圈4、主动齿轮11和动力部件10，本实施例中的偏心齿轮齿圈驱动装置与图11中的偏心齿轮齿圈驱动装置相同，在此不再赘述。偏心托轮托圈支撑装置包括至少两组托圈3和托轮12，托圈3固定于滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，一个托圈3与至少一个托轮12接触支撑，用于支撑托圈3转动，托圈3上设置有配重平衡块15，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置，也可不对称布置，只要使回转炉的重心轴线靠近回转炉的转动轴线即可。如12和图14所示，齿圈和托圈可以是部分圆或整圆结构，即齿圈4和托圈3为圆形板结构，在圆形板上加工出用于嵌装滚筒2的弧形缺口或圆孔，齿圈4和托圈3的外边缘超过滚筒2的轴线并接近或超过滚筒2的边缘，以提高固定强度。

如图13所示，本实施例提供了第三种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心托轮托圈驱动装置，支撑装置为多组偏心托轮托圈驱动装置，至少为两组，该驱动装置和支撑装置的组合可适用于筒外偏心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉；其中，每组偏心托轮托圈支撑装置包括托圈3和托轮12，托圈3固定于滚筒2的外周壁上，托圈3的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，托轮12与托圈3的外圈表面接触支撑，托轮12的轴线固定不动，用于转动支撑托圈3；一个托圈3的外圈表面优选地与两个托轮12接触支撑，更优选地，包括两组托圈3和托轮12，且分别位于滚筒2两端，支撑更加稳定。偏心托轮托圈驱动装置包括托圈3、托轮12和动力部件10，动力部件10与托轮12传动连接，动力部件10驱动托轮12往复转动，通过托轮12与托圈3之间的静摩擦力带动托圈3往复摆动，进而使滚筒2往复摆动。托圈3上设置有配重平衡块15，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置。

如图14所示，本实施例提供了第四种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心推杆驱动装置，支撑装置为偏心托轮托圈支撑装置，该驱动装置和支撑装置的组合可适用于筒外偏心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉；其中，偏心托轮托圈支撑装置包括至少两组托圈3和托轮12，托圈3固定在滚筒2外壁上，且托圈3的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，托圈3的外圈表面与至少一个托轮12接触支撑，用于支撑托圈3转动，托圈3上设置有配重平衡块15，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置。偏心推杆驱动装置包括伸缩缸19，伸缩缸19的数量优选为两个，对称布置在滚筒2的两侧，伸缩缸19的伸缩杆的端部与托圈3铰接，且伸缩缸19的固定端与固定台铰接，两个伸缩缸19的伸缩杆与托圈3铰接的两点相对托圈3的竖直径向对称，两个伸缩缸19的固定端与固定台的两个铰接点位于同一水平线上，通过两个伸缩缸19的伸缩杆的交替伸缩，带动托圈3往复转动，进而带动滚筒2往复摆动。当然，伸缩缸19的数量还可以是一个、三个或者更多个。伸缩缸19的位置根据实际情况确定，只要能够保证滚筒2能够往复摆动即可。

如图15所示，本实施例提供了第五种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心推杆驱动装置，支撑装置为支撑辊支撑装置，由于支撑装置采用支撑辊支撑装置，则该驱动装置和支撑装置的组合只适用于筒外偏心摆动回转炉；其中，支撑辊支撑装置包括至少两组支撑架17和支撑辊16，与图11中的支撑辊支撑装置相同，在此不再赘述。配重平衡块15固定在支撑辊16上，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置。偏心推杆驱动装置包括铰接架和至少一个伸缩缸19，伸缩缸19优选为两个，对称布置在滚筒2的两侧，铰接架固定于支撑辊19上，两个伸缩缸19的伸缩杆分别与铰接架的两端铰接，通过铰接架增大转矩，伸缩缸19的固定端与固定台铰接，两个伸缩缸19的固定端与固定台的两个铰接点位于同一水平线上，通过两个伸缩缸19的伸缩杆的交替伸缩，带动支撑辊16往复转动，进而带动滚筒2往复摆动。当然，伸缩缸19的数量还可以是一个、三个或者更多个。伸缩缸19的位置根据实际情况确定，只要能够保证滚筒2能够往复摆动即可。

本实施例中，伸缩缸19可以是电动伸缩缸、液压伸缩缸或气动伸缩缸。伸缩缸19与控制装置连接，通过控制装置控制伸缩缸19的伸缩，实现滚筒2的往复摆动。

如图4所示，本发明实施例提供了一种具体的摆动控制装置，包括位置传感器和电控柜9。其中，位置传感器固定在滚筒2或驱动装置上，用于监测滚筒2的往复摆动的弧度，并向电控柜9发送滚筒2摆动的位置信息；电控柜9与位置传感器和驱动装置均通过导线连接，电控柜9用于接收位置传感器的位置信息，当位置信息为滚筒2摆动的极限位置时，即达到滚筒2单方向最大摆动弧度时，电控柜9控制电机改变转动方向，或者电控柜9控制伸缩缸19的伸缩方向，实现控制滚筒2往复摆动。温度传感器8和电加热器20均通过导线与电控柜9连接。检测控制装置和摆动控制装置可以集成在一个电控柜9上，则温度传感器8通过导线与电控柜9连接，检测控制装置和摆动控制装置也可以单独设置于不同的设备。

只要能够实现对摆动式回转炉的往复摆动控制和驱动，其它形式的控制装置和驱动装置也可以使用，并不局限于本发明所列举的结构形式。

本发明实施例还提供了一种炭化和活化工艺，包括以下步骤：

步骤S01、物料依次进行干燥、干馏，发生热解反应，得到热解气，物料温度升至400～500℃。

步骤S02、热解气和/或部分物料与含氧气体发生氧化反应放热，物料温度达到800～1000℃，物料发生炭化反应，得到炭化料。

步骤S03、热解气继续与含氧气体发生氧化反应放热和/或通过电加热方式加热，使物料温度维持在800～1000℃，炭化料在800～1000℃下与过热蒸汽接触，发生活化反应，生成活性炭或活性焦。

步骤S04、将活性炭或活性焦与热解气进行分离。

对炭化和活化工艺进一步优化，利用步骤S04中分离得到的热解气进行步骤S01中的干燥和干馏处理，对物料进行间壁加热。

更进一步地，炭化和活化工艺还包括将完成间壁加热后的热解气进行燃烧，热解气中的燃气燃烧放出热量并产生废气，放出的热量对水进行加热得到水蒸汽。

进一步地，在上一步骤的基础上，还包括步骤S05，利用燃烧热解气加热水后得到的水蒸汽间壁冷却步骤S04中分离得到的活性炭或活性焦，水蒸汽被间壁加热形成过热水蒸汽，过热水蒸汽作为活化剂参与步骤S03中的炭化料的活化反应。

进一步地，炭化和活化工艺还包括步骤S06，利用含氧气体对完成步骤S05中冷却的活性炭或活性焦进行第二次间壁冷却，含氧气体被间壁加热后，参与步骤S02和步骤S03中的与热解气的氧化反应。

在本实施例中，为了更好地控制工艺的反应，对步骤S02和步骤S03中的物料反应温度进行检测，根据检测的温度控制与热解气和物料发生氧化反应的含氧气体的量和/或电加热的程度，以精确控制炭化和活化反应温度。

在本实施例中，当步骤S02中的物料温度过低、物料与含氧气体难以发生反应时，通过电加热的方式对物料加热，当物料被加热到生物质自燃温度与含氧气体发生氧化反应，温度进一步提高时，停止电加热。通过电加热可以提高加热速度，提高热效率。

对炭化和活化工艺进一步优化，步骤S01中的物料在完成干燥后且在干馏之前还包括步骤S07：将物料干燥时产生的水蒸汽从干燥工艺中预先抽离出来，减少进入后续工艺的水蒸汽量。避免大量水蒸汽随有机物或生物质经历干馏、热解过程的高温过程并进入干馏热解气中，从而降低了有机物或生物质干馏、热解过程的能耗，以及减少了干馏热解气中的水蒸汽含量，相应减少了干馏热解气冷凝黑液的产量，提高了冷凝黑液的浓度，有利于冷凝黑液的资源化利用。

作为优化，步骤S07中的水蒸汽的预先抽离操作为：检测从干燥工艺抽离出来的气体的温度，根据气体的温度判断气体中是否包含干馏工艺中产生的干馏气体，则通过控制抽离出来的气体的流量，减少随干燥工艺中的蒸汽一起抽离出来的干馏气体的量。

具体地，如果检测到的从干燥工艺中抽离出来的气体的温度为100～130℃，则说明气体中绝大部分是干燥工艺中的水蒸汽，如果检测到的气体温度大于100～130℃的温度范围，则说明气体中补入了干馏工艺的干馏气体，通过减小抽离出来的气体的流量减小随干馏工艺中的水蒸汽一起抽离出来的干馏气体的量。为了更精准地判断抽离出来的气体的成分，将检测温度设定为110～120℃范围内。

进一步地，为了简化工艺，提高干燥工艺中预分离的水蒸汽的利用率，实现水蒸汽的自身供给，本实施例还包括步骤S08，使用步骤S07中预先抽离的水蒸汽对步骤S04中气固分离后得到的活性炭或活性焦进行间壁冷却，水蒸汽被高温活性炭或活性焦加热变为过热水蒸汽，然后将该过热水蒸汽参与到步骤S03中自身的炭化料活化反应。该步骤S08可以和步骤S05一起进行，也可以单独实施步骤S05。

针对该炭化和活化工艺的具体应用已在上文炭化和活化设备中进行了描述，在此不再赘述。

本发明中的炭化和活化设备是基于该炭化和活化工艺完成的，其它利用该炭化和活化工艺的设备同样属于本发明的保护范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (35)

1.一种炭化和活化设备，其特征在于，包括绕转动轴线往复转动的摆动式回转炉，所述摆动式回转炉的滚筒(2)的进料端高于所述滚筒(2)的出料端，所述滚筒(2)内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段(Ⅰ)、干馏段(Ⅱ)、炭化段(Ⅲ)、活化段(Ⅳ)和气固分离段(Ⅴ)；所述滚筒(2)的外部设有驱动装置和支撑装置，所述驱动装置用于驱动所述滚筒(2)绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动，所述支撑装置用于转动支撑所述滚筒(2)绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；所述驱动装置通过导线与摆动控制装置连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒(2)的往复摆动的弧度和频率；所述炭化段(Ⅲ)设置有用于通入含氧气体的气体导入组件；所述活化段(Ⅳ)的固相区设置有用于通入水蒸汽的蒸汽导入组件；所述气固分离段(Ⅴ)的气相区设置有热解气出口(21)；

其中，所述滚筒(2)的两端为封闭的端面，所述滚筒(2)的进料装置(1)与所述滚筒(2)的进料端的进料口转动密封连通，所述进料口的横截面积小于所述进料端的横截面积，减小了所述进料装置(1)与所述滚筒(2)的转动密封面，所述进料口的轴线与所述摆动式回转炉的转动轴线重合；

所述滚筒(2)的出料装置(6)连通设置于所述滚筒(2)的出料端，与所述出料装置(6)相互转动密封配合的位置为滚筒物料出口(201)，所述滚筒物料出口(201)的横截面积小于所述出料端的横截面积，减小了所述出料装置(6)与所述滚筒(2)的转动密封面，所述滚筒物料出口(201)的轴线与所述摆动式回转炉的转动轴线重合。

2.根据权利要求1所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述滚筒(2)内的气固分离段(Ⅴ)和出料端之间还设置有冷却段(Ⅵ)，所述冷却段(Ⅵ)与所述气固分离段(Ⅴ)之间设置有隔板(14)，所述隔板(14)在靠近所述滚筒(2)的固相区的位置设置有开口；所述冷却段(Ⅵ)的筒壁外设置有冷却夹套(23)，所述冷却夹套(23)的外壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口(231)。

3.根据权利要求1所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括设置于所述干燥段(Ⅰ)和/或所述干馏段(Ⅱ)的筒壁外的加热夹套(19)，所述加热夹套(19)外壁上靠近所述炭化段(Ⅲ)的位置设置有热解气进口(191)，所述加热夹套(19)外壁上靠近所述进料端的位置设置有热解气排出口(192)。

4.根据权利要求1所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括设置于所述干馏段(Ⅱ)和/或所述炭化段(Ⅲ)的筒壁外的电加热器(20)，所述电加热器(20)与所述摆动式回转炉的检测控制装置通过导线连接。

5.根据权利要求4所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括设置于所述活化段(Ⅳ)的筒壁外的所述电加热器(20)。

6.根据权利要求5所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述电加热器(20)为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器或等离子加热器中的一种或多个组合。

7.根据权利要求6所述的炭化和活化设备，其特征在于，设置于所述活化段(Ⅳ)上的电加热器(20)为所述微波加热器；所述微波加热器通过金属导波管(203)固定于所述活化段(Ⅳ)的筒壁外侧，所述金属导波管(203)与所述滚筒(2)内部连通。

8.根据权利要求3所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述气固分离段(Ⅴ)筒壁上的热解气出口(21)与所述加热夹套(19)外壁上的热解气进口(191)连通。

9.根据权利要求8所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述气体导入组件包括：

设置于所述炭化段(Ⅲ)筒壁上的气体入口(28)，用于向所述炭化段(Ⅲ)内通入含氧气体；

设置于所述炭化段(Ⅲ)的气相区和/或固相区内的气体分布管(27)，所述气体分布管(27)与所述气体入口(28)连通，所述气体分布管(27)的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔(271)，设置于固相区内的所述气体分布管(27)的所述出气孔(271)朝向所述滚筒(2)内壁的方向，出气孔(271)两侧设置与滚筒(2)径向断面垂直的挡板(33)，用于防止物料进入所述出气孔(271)。

10.根据权利要求9所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述蒸汽导入组件包括：

设置于所述活化段(Ⅳ)的固相区筒壁上的蒸汽入口(25)，用于向所述活化段(Ⅳ)内通入蒸汽；

设置于所述活化段(Ⅳ)的固相区内的蒸汽分布管(24)，所述蒸汽分布管(24)与所述蒸汽入口(25)连通，所述蒸汽分布管(24)的管壁上沿其轴线且朝向滚筒(2)内壁的方向开设有多个蒸汽出气孔；

设置于所述蒸汽分布管(24)上且位于所述蒸汽出气孔两侧的挡板(33)，所述挡板(33)的长度方向与所述滚筒(2)的径向断面垂直，用于防止物料进入所述蒸汽出气孔。

11.根据权利要求10所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括：

设置于所述活化段(Ⅳ)的气相区筒壁上的气体入口(28)，用于向所述活化段(Ⅳ)内通入含氧气体；

设置于所述活化段(Ⅳ)的气相区内的气体分布管(27)，所述气体分布管(27)与所述气体入口(28)连通，所述气体分布管(27)的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔(271)。

12.根据权利要求11所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括：设置于所述炭化段(Ⅲ)和所述活化段(Ⅳ)的温度传感器(8)，所述温度传感器(8)与所述摆动式回转炉的检测控制装置通过导线连接。

13.根据权利要求12所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括设置于所述气体入口(28)和所述蒸汽入口(25)上的阀门(26)，所述阀门(26)为手动阀门和/或自动阀门，所述自动阀门与所述检测控制装置通过导线连接。

14.根据权利要求13所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述蒸汽入口(25)和所述蒸汽分布管(24)的数量为多个，且每个所述蒸汽入口(25)对应连接一个所述蒸汽分布管(24)，每个所述蒸汽入口(25)上均设置有一个所述阀门(26)，每个所述蒸汽分布管(24)的轴线与所述滚筒(2)的轴线平行，且多个所述蒸汽分布管(24)沿所述活化段(Ⅳ)的固相区的内壁面呈弧形依次排布，通过位置传感器检测所述摆动式回转炉的摆动角度，当所述摆动式回转炉摆动到某个所述蒸汽分布管(24)被所述固相区内的固体物料覆盖的摆动角度时，所述检测控制装置打开对应该摆动角度的蒸汽分布管(24)的阀门(26)，通入水蒸汽，并控制其余未被碳化料覆盖的所述蒸汽分布管(24)所对应的阀门(26)关闭。

15.根据权利要求8所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括：

冷凝器(39)，与所述热解气排出口(192)通过活动导管组件(5)连接；

燃气风机(29)，与所述冷凝器(39)的气体出口连接；

蒸汽锅炉(30)，与所述燃气风机(29)的出口连通，用于向所述蒸汽锅炉(30)中通入燃气，生产蒸汽；所述蒸汽锅炉(30)的蒸汽出口与冷却夹套(23)的冷却介质进口通过所述活动导管组件(5)连接，所述冷却介质出口(231)与所述蒸汽入口(25)连通。

16.根据权利要求15所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括：

引风机(31)，与所述蒸汽锅炉(30)的尾气出口连通；

烟气净化机(32)，与所述引风机(31)的出口连接。

17.根据权利要求12所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括：

与所述摆动式回转炉的出料装置(6)的出口连接的冷却器(22)，所述冷却器(22)中设置有用于通入冷却水的水套或水盘管。

18.根据权利要求17所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述冷却器(22)中还设置有用于通入冷却气体的气套或气盘管，所述气套和所述气盘管的出口与所述气体入口(28)通过活动导管组件(5)连接。

19.根据权利要求1-16任一项所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述干燥段(Ⅰ)、所述干馏段(Ⅱ)、所述炭化段(Ⅲ)、所述活化段(Ⅳ)和所述气固分离段(Ⅴ)之间均设置有隔板(14)；所述干燥段(Ⅰ)和/或所述干馏段(Ⅱ)和/或活化段内至少设置一个所述隔板(14)。

20.根据权利要求2-16任一项所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述干燥段(Ⅰ)、所述干馏段(Ⅱ)、所述炭化段(Ⅲ)、所述活化段(Ⅳ)和/或冷却段(Ⅵ)的固相区设置有翻料板(7)和/或活动链条(13)。

21.根据权利要求2-16任一项所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括设置于所述干燥段(Ⅰ)的气相区筒壁上的蒸汽导出口(38)，所述蒸汽导出口(38)通过活动导管组件(5)与蒸汽冷凝器(34)连通，所述蒸汽冷凝器(34)的出口与蒸汽引风机(36)连接。

22.根据权利要求21所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括：

设置于所述蒸汽导出口(38)或连接所述蒸汽导出口(38)的蒸汽管道上的温度传感器(8)，用于检测经过所述蒸汽导出口(38)的气体的温度；

设置于所述蒸汽管道上或所述蒸汽引风机(36)的进口处的调节阀(35)，用于调节从所述蒸汽导出口(38)经过的气体流量。

23.根据权利要求22所述的炭化和活化设备，其特征在于，所述蒸汽引风机(36)为变频引风机，用于调节从所述蒸汽导出口(38)经过的气体流量；还包括设置于所述蒸汽导出口(38)或连接所述蒸汽导出口(38)的蒸汽管道上的温度传感器(8)，用于检测经过所述蒸汽导出口(38)的气体的温度。

24.根据权利要求21所述的炭化和活化设备，其特征在于，还包括固定于所述滚筒(2)或支撑装置上且与所述蒸汽导出口(38)连通的第二蒸汽引风机(37)，所述第二蒸汽引风机(37)的出口与冷却夹套(23)的冷却介质进口连接。

25.一种炭化和活化工艺，其特征在于，应用如权利要求1-24任一项所述的炭化和活化设备，包括以下步骤：

S01、物料依次进行干燥、干馏，发生热解反应，得到热解气，物料温度升至400～500℃；

S02、热解气和/或部分固体物料与含氧气体发生氧化反应放热，物料温度达到800～1000℃，物料发生炭化反应，得到炭化料；

S03、热解气继续与含氧气体发生氧化反应放热和/或通过电加热方式加热，使物料温度维持在800～1000℃，炭化料在800～1000℃下与过热蒸汽接触活化生成活性炭或活性焦；

S04、将活性炭或活性焦与热解气进行分离。

26.根据权利要求25所述的炭化和活化工艺，其特征在于，利用所述步骤S04中分离得到的热解气进行所述步骤S01中的干燥和干馏处理，对物料进行间壁加热。

27.根据权利要求26所述的炭化和活化工艺，其特征在于，将完成间壁加热后的热解气进行燃烧，所述热解气中的燃气燃烧放出热量并产生废气，放出的热量对水进行加热得到水蒸汽。

28.根据权利要求27所述的炭化和活化工艺，其特征在于，还包括步骤S05，利用燃烧热解气加热水后得到的水蒸汽间壁冷却所述步骤S04中分离得到的活性炭或活性焦，所述水蒸汽被间壁加热得到过热水蒸汽，所述过热水蒸汽用于参与所述步骤S03中的炭化料活化反应。

29.根据权利要求28所述的炭化和活化工艺，其特征在于，还包括步骤S06，利用含氧气体对完成所述步骤S05中的冷却的活性炭或活性焦进行第二次间壁冷却，所述含氧气体被间壁加热后，参与所述步骤S02和所述步骤S03中的与热解气和/或固体物料的氧化反应。

30.根据权利要求25-29任一项所述的炭化和活化工艺，其特征在于，对所述步骤S02和所述步骤S03中的物料反应温度进行检测，根据检测的温度控制与热解气和物料发生氧化反应的含氧气体的量和/或控制电加热的程度，以控制炭化和活化反应温度。

31.根据权利要求30所述的炭化和活化工艺，其特征在于，当所述步骤S02中的物料温度过低、物料与含氧气体难以发生反应时，通过电加热的方式对物料加热，当物料被加热到生物质自燃温度与含氧气体发生氧化反应，温度进一步提高时，停止电加热。

32.根据权利要求25-29任一项所述的炭化和活化工艺，其特征在于，所述步骤S01中的物料在完成干燥后且在干馏之前还包括步骤S07：将物料干燥时产生的水蒸汽从干燥工艺中预先抽离出来，减少进入后续工艺的水蒸汽量。

33.根据权利要求32所述的炭化和活化工艺，其特征在于，所述步骤S07中的水蒸汽的预先抽离操作为：检测从干燥工艺抽离出来的气体的温度，根据气体的温度判断气体中是否包含干馏工艺中产生的干馏气体，通过控制抽离出来的气体的流量，减少随干燥工艺中的蒸汽一起抽离出来的干馏气体的量。

34.根据权利要求33所述的炭化和活化工艺，其特征在于，所述步骤S07中检测从干燥工艺抽离出来的气体的温度设定在100～130℃。

35.根据权利要求34所述的炭化和活化工艺，其特征在于，还包括步骤S08，使用所述步骤S07中预先抽离的水蒸汽对所述步骤S04中分离得到的活性炭或活性焦进行间壁冷却，得到过热水蒸汽，该过热水蒸汽参与所述步骤S03中的炭化料活化反应。

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