CN110092378A - 微波碳化煤制活性炭连续化生产线及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线及其控制方法。设备包括挤压煤成型组件，用于将煤块粉碎并挤压形成设定形状的煤压块；微波加热组件，用于微波加热煤压块以使得煤压块进行碳化；空气处理组件，用于无害化处理煤压块微波加热过程中产生的气体并回收气体中的煤焦油。实现提高微波碳化煤制活性炭连续化生产线的加工效率，并降低污染，达到绿色环保的加工目的。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线及其控制方法。
背景技术
活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构和极大内表面积的人工炭材料制品，其最显著的特征是吸附作用，可以从气相或液相中吸附各种物质。采用煤作为原料来制造活性炭的技术被逐渐推广，例如：中国专利号201510589610.4公开了一种以弱粘结性煤为主料配煤制备的压块活性炭及制法和应用，主要公开了利用粘结性煤形成压块，在高温环境下进行碳化和活化。但是，在实际加工过程中，压块的成型、以及压块的加热实现碳化和活性化均需要通过不同的设备进行，没有能够实现连续加工设备，导致加工效率较低；同时，压块在加热过程中产生的烟气均对环境造成污染。如何设计一种加工效率高且污染轻以达到绿色环保的煤制活性炭加工技术是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线及其控制方法，实现提高微波碳化煤制活性炭连续化生产线的加工效率，并降低污染，达到绿色环保的加工目的。
本发明提供一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线，包括：
挤压煤成型组件，用于将煤块粉碎并挤压形成设定形状的煤压块；
微波加热组件，用于微波加热煤压块以使得煤压块进行碳化；
空气处理组件，用于无害化处理煤压块微波加热过程中产生的气体并回收气体中的煤焦油。
进一步的，所述微波加热组件包括用于进行微波加热的微波加热隧道，所述微波加热隧道中设置有用于微波加热煤压块的第一微波发生器；所述微波碳化煤制活性炭连续化生产线还包括蒸汽发生组件，所述蒸汽发生组件用于加热水以产生蒸汽并利用蒸汽在所述微波加热隧道的两端部形成保护风幕。
进一步的，所述蒸汽发生组件包括水箱、加热模块和两个蒸汽箱体，所述加热模块用于加热所述水箱中的水产生蒸汽并输送到所述蒸汽箱体中，所述蒸汽箱体设置在所述微波加热隧道的对应端部，所述微波加热组件还包括输送带，所述输送带贯穿所述微波加热隧道和所述蒸汽箱体；其中，所述加热模块为设置在所述水箱中的电加热管，或者，所述加热模块为设置在所述水箱外部的第二微波发生器。
进一步的，所述空气处理组件包括第一风机、焦油回收模块和连接管道，所述焦油回收模块包括焦油回收箱、冷凝器和电捕焦油器，所述冷凝器包括外壳以及设置在所述外壳中的多根冷凝管，所述外壳中设置有两个密封管板，所述外壳中位于两个所述密封管板之间的区域形成水腔，所述外壳位于其中一所述密封管板外侧的区域形成进气腔体，所述外壳位于另一所述密封管板外侧的区域形成出气腔体，所述外壳上还设置有连通所述水腔的进水管和出水管，所述外壳上还设置有连通所述进气腔体的进风管，所述外壳上还设置有连通所述出气腔体的出风管，所述冷凝管密封贯穿两个所述密封管板，所述冷凝管连通所述进气腔体和所述出气腔体，所述外壳的底部设置有连通所述进气腔体的出油管，所述进风管连接所述第一风机，所述第一风机通过所述连接管道与所述微波加热隧道连通，所述出风管连接所述电捕焦油器的风进口，所述电捕焦油器的油出口连接所述焦油回收箱，所述出油管连接所述焦油回收箱。
进一步的，所述电捕焦油器的风出口还连接有废气焚烧炉。
进一步的，所述挤压煤成型组件包括安装支架、以及设置在所述安装支架上的粉碎机构和挤压成型机构，所述粉碎机构用于将煤块挤压粉碎并输送给挤压成型机构，所述挤压成型机构用于将粉碎的煤挤压形成煤压块；所述粉碎机构为齿辊式破碎机，所述挤压成型机构包括料仓和设置在所述料仓底部的出料口中两条压辊，两条所述压辊并排布置且贴靠在一起，所述压辊的圆周面上设置有若干凹槽；所述齿辊式破碎机的下料口与所述料仓之间设置有运输带。
进一步的，所述挤压煤成型组件还设置有吸尘净化组件，所述吸尘净化组件包括吸尘风道、第二风机和喷淋管，所述第二风机设置在所述吸尘风道中，所述吸尘风道的进风口设置有吸尘罩，所述吸尘罩位于所述齿辊式破碎机的上方，所述吸尘风道的出风口设置有所述喷淋管，所述吸尘风道的出风口位于所述料仓的上方。
进一步的，所述吸尘净化组件还包括遮挡罩，所述遮挡罩可滑动的设置在所述安装支架上，所述安装支架上还设置有用于驱动所述遮挡罩在所述齿辊式破碎机的上方和所述料仓的上方之间移动的气缸；所述遮挡罩上设置有通风口，所述通风口用于与所述吸尘风道的出风口连通。
进一步的，还包括冷却组件，所述冷却组件位于所述微波加热隧道的出料口处，所述冷却组件包括外套筒、内套筒和绞龙，所述内套筒设置在所述外套筒中，所述内套筒设置在所述外套筒之间形成冷却水腔，所述外套筒还设置有连通所述冷却水腔的进水口和出水口，所述绞龙可转动的设置在所述内套筒中；所述输送带还用于将从所述微波加热隧道中输出的加工成型的活性炭输送到所述内套筒中。
本发明还提供一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线的控制方法，采用上述微波碳化煤制活性炭连续化生产线；具体方法包括：压块工序、加湿预热工序、微波加热工序和焦油回收工序；
压块工序下，煤块投放到粉碎机构进行粉碎处理，粉碎的煤输送到挤压成型机构进行挤压成型以形成煤压块；
微波加热工序下，煤压块输送到微波加热隧道中进行微波加热，对煤压块进行碳化和活化处理以形成活性炭；
焦油回收工序，煤压块在微波加热隧道中加热产生的焦油烟气进入到空气处理组件中，利用冷凝器来冷凝焦油烟气中的焦油，冷凝后的烟气再通过电捕焦油器进行处理。
本发明提供的微波碳化煤制活性炭连续化生产线及其控制方法，通过增加空气处理组件，空气处理组件能够将煤压块微波加热过程中产生的焦油烟气吸入并进行焦油捕捉，使得外排到大气中的烟气含焦油量极低甚至达到无焦油含量，以有效的降低对环境的污染，达到绿色环保的加工目的。同时，通过挤压煤成型组件实现在线进行煤块的粉碎和成型，并配合蒸汽发生组件进行加湿的预热，以提高煤压块的碳化和活化效率，从而整体上提高加工效率。
附图说明
图1为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线的结构示意图；
图2为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线中挤压煤成型组件的结构示意图；
图3为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线中蒸汽发生组件的局部剖视图；
图4为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线中冷凝器的结构示意图；
图5为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线中冷凝器的剖视图；
图6为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线中压辊的结构示意图；
图7为本发明微波碳化煤制活性炭连续化生产线中冷却组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1-图7所示，本实施例微波碳化煤制活性炭连续化生产线，包括挤压煤成型组件1、微波加热组件3和空气处理组件4；其中，挤压煤成型组件1用于将煤块粉碎并挤压形成设定形状的煤压块；微波加热组件3用于微波加热煤压块以使得煤压块进行碳化；空气处理组件4用于无害化处理煤压块微波加热过程中产生的气体并回收气体中的煤焦油。
具体而言，本实施例微波碳化煤制活性炭连续化生产线通过挤压煤成型组件1实现在线粉碎煤块并挤压形成煤压块，煤压块进入到微波加热组件3中利用微波来快速高效的加热煤压块，以使得煤压块能够快速升温碳化，而在通过微波加热煤压块的过程所产生的气体中含有大量的煤焦油等成分，空气处理组件4能够对气体中含有的煤焦油进行回收处理，实现了空气的净化以减小对环境的污染。具体的，所述挤压煤成型组件1包括安装支架11、以及设置在所述安装支架11上的粉碎机构12和挤压成型机构13，所述粉碎机构12用于将煤块挤压粉碎并输送给挤压成型机构13，所述挤压成型机构13用于将粉碎的煤挤压形成煤压块；所述微波加热组件3包括微波加热隧道31和输送带32，所述微波加热隧道31中设置有用于微波加热所述煤压块的第一微波发生器（未图示）；所述空气处理组件4包括第一风机（未图示）、焦油回收模块41和连接管道42，所述焦油回收模块41包括焦油回收箱、冷凝器411和电捕焦油器412，所述冷凝器411包括外壳（未标记）以及设置在所述外壳中的多根冷凝管400，所述外壳中设置有两个密封管板（未标记），所述外壳中位于两个所述密封管板之间的区域形成水腔，所述外壳位于其中一所述密封管板外侧的区域形成进气腔体，所述外壳位于另一所述密封管板外侧的区域形成出气腔体，所述外壳上还设置有连通所述水腔的进水管和出水管，所述外壳上还设置有连通所述进气腔体的进风管401，所述外壳上还设置有连通所述出气腔体的出风管402，所述冷凝管密封贯穿两个所述密封管板，其中，所述密封管板上设置有多个插孔，所述冷凝管400密封插在对应的所述插孔中，所述冷凝管400连通所述进气腔体和所述出气腔体，所述外壳的底部设置有连通所述进气腔体的出油管403，所述进风管401连接所述第一风机，所述第一风机通过所述连接管道42与所述微波加热隧道31连通，所述出风管402连接所述电捕焦油器412的风进口，所述电捕焦油器412的油出口连接所述焦油回收箱，所述出油管403连接所述焦油回收箱。煤压块加热产生的焦油烟气将进入到空气处理组件4中，焦油烟气在第一风机的作用下进入到冷凝器411中，冷凝器411中冷凝管400的外部流动有冷却水，从而对流经冷凝管400的焦油烟气进行冷凝处理，使得焦油凝结在冷凝管400的管壁上并利用重力滑到冷凝器411外壳的底部，最终焦油经过出油管403流到焦油回收箱中，而从冷凝器411输出的气体中还还有少量的焦油，则利用电捕焦油器412实现进一步的去除焦油，实现外排气体的净化，达到减小对环境的污染，而电捕焦油器412中捕获的焦油汇集并流到焦油回收箱中。优选的，所述电捕焦油器412的风出口还连接有废气焚烧炉（未图示），经过电捕焦油器412处理后的气体中还还有一氧化碳等可燃有害气体，从电捕焦油器412输出的气体再经过废气焚烧炉进行焚烧处理，使得气体无害化排放。
进一步的，为了保证在微波加热过程中，产生的气体不会因接触氧气而发生燃烧，本实施例微波碳化煤制活性炭连续化生产线还包括蒸汽发生组件2，所述蒸汽发生组件2用于加热水以产生蒸汽并利用蒸汽在所述微波加热隧道31的两端部形成保护风幕，具体的，蒸汽发生组件2通过加热水以产生大量的蒸汽在微波加热隧道31的两端部形成保护风幕，以杜绝外界的空气进入到微波加热隧道31中，同时，蒸汽发生组件2产生的蒸汽进入到微波加热隧道31中用于补充气体。其中，所述蒸汽发生组件2包括水箱21、加热模块22和两个蒸汽箱体23，所述加热模块22用于加热所述水箱21中的水产生蒸汽并通过对应的管路输送到对应的所述蒸汽箱体23中；所述蒸汽箱体23设置在所述微波加热隧道31的对应端部，以通过蒸汽箱体23在微波加热隧道31的端口形成风幕，所述输送带32贯穿所述微波加热隧道31和所述蒸汽箱体23，所述输送带31用于输送所述挤压煤成型组件1输出的煤压块依次经过所述蒸汽箱体23、所述微波加热隧道31和另一蒸汽箱体23，蒸汽发生组件2中水箱21中的水经过加热模块22加热后形成热蒸汽进入到蒸汽箱体23中，其中，加热模块22可以为设置在所述水箱21中的电加热管；或者，所述加热模块为设置在所述水箱21外部的第二微波发生器。其中，微波加热隧道31进口端部处蒸汽箱体23中的蒸汽遇到常温的煤压块，蒸汽一方面可以预热煤压块，另一方面蒸汽遇冷能够加湿煤压块，这样煤压块进入到微波加热隧道31进行微波加热过程中，煤压块中的水分能够进一步的提高煤压块的加热效率以实现煤压块的碳化和活化；而煤压块在碳化形成活性炭后从位于微波加热隧道31出口端部的蒸汽箱体23输出时，由于活性炭的温度较高，蒸汽遇到活性炭后加速蒸发。
其中，挤压煤成型组件1中的粉碎机构12可以为齿辊式破碎机，利用齿辊式破碎机将煤块挤压破碎形成煤粉，而挤压成型机构13包括料仓（未标记）和设置在所述料仓底部的出料口中两条压辊131，两条所述压辊131并排布置且贴靠在一起，所述压辊131的圆周面上设置有若干凹槽132；所述齿辊式破碎机的下料口与所述料仓之间设置有运输带（未图示），粉碎机构12将煤块粉碎形成煤粉后通过运输带输送到挤压成型机构13的料仓中，利用两条压辊131进行辊压处理，使得在压辊131的凹槽132中挤压形成煤压块。优选的，为了减少煤压块加工过程中，煤粉尘对环境的污染，所述挤压煤成型组件1还设置有吸尘净化组件14，所述吸尘净化组件14包括吸尘风道141、第二风机（未标记）和喷淋管142，所述第二风机设置在所述吸尘风道141中，所述吸尘风道141的进风口设置有吸尘罩143，所述吸尘罩143位于所述齿辊式破碎机12的上方，所述吸尘风道141的出风口设置有所述喷淋管142，所述吸尘风道141的出风口位于所述料仓的上方，具体的，在粉碎煤块过程中产生的粉尘吸入到吸尘风道141中，并配合喷淋管142喷淋实现无尘化作业。优选地，吸尘净化组件14还包括遮挡罩144，所述遮挡罩144可滑动的设置在所述安装支架11上，所述安装支架11上还设置有用于驱动所述遮挡罩144在所述齿辊式破碎机的上方和所述料仓的上方之间移动的气缸145；所述遮挡罩144上设置有通风口，所述通风口用于与所述吸尘风道141的出风口连通，具体的，在通过齿辊式破碎机对煤块进行粉碎的过程中，遮挡罩144移动到齿辊式破碎机的上方以遮挡住辊式破碎机的进口，利用遮挡罩144来阻挡煤粉尘外溢，此时，第二风机以低档位运行，以利用吸尘风道141进行吸尘处理，进一步的减少煤粉尘的泄露，而在实际使用过程中，第二风机的吹风量以避免对料仓中粉碎的煤造成冲击为前提来确定最大风量；而在需要补充煤块时，遮挡罩144移动到料仓的上方，此时，尘风道141的出风口与通风孔连通，第二风机以高档位运行，以更有效的进行吸尘处理，与此同时，喷淋管142的喷淋量也增大，以有效的抑制料仓受吸尘风道141吹出的气流影响而产生过多的粉尘。
更进一步的，为了对从微波加热隧道31中输出的加工成型的活性炭快速降温，本实施例微波碳化煤制活性炭连续化生产线还包括冷却组件5，所述冷却组件5位于所述微波加热隧道31的出料口处，所述冷却组件5包括外套筒51、内套筒52和绞龙53，所述内套筒52设置在所述外套筒51中，所述内套筒52设置在所述外套筒51之间形成冷却水腔50，所述外套筒51还设置有连通所述冷却水腔50的进水口521和出水口522，所述绞龙53可转动的设置在所述内套筒52中；所述输送带32还用于将从所述微波加热隧道31中输出的加工成型的活性炭输送到所述内套筒52中，具体的，煤压块在微波加热隧道31中进行微波加热后最终形成活性炭，活性炭跟随输送带32从微波加热隧道31中输出后，活性炭的温度较高，高温活性炭输送到内套筒52中并通过绞龙53进行输送，绞龙53在输送活性炭的过程中，利用冷却水腔50中流动的冷水进行冷却降温。
本发明还提供一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线的控制方法，采用上述微波碳化煤制活性炭连续化生产线；具体方法包括：压块工序、加湿预热工序、微波加热工序和焦油回收工序；
压块工序下，煤块投放到粉碎机构进行粉碎处理，粉碎的煤输送到挤压成型机构进行挤压成型以形成煤压块。所述压块工序具体为：煤块投放到粉碎机构进行粉碎处理的过程中，遮挡罩移动到齿辊式破碎机的上方进行遮挡，同时，喷淋管对料仓进行喷淋处理；在粉碎机添加煤块的过程中，遮挡罩移动到料仓的上方进行遮挡，遮挡罩的通风口与吸尘风道的出风口连通，第二风机启动进行吸尘处理，而被吸入到吸尘风道中的煤粉尘输送到料仓中，此时，喷淋管持续对料仓进行喷淋处理。
微波加热工序下，煤压块输送到微波加热隧道中进行微波加热，对煤压块进行碳化和活化处理以形成活性炭；
焦油回收工序，煤压块在微波加热隧道中加热产生的焦油烟气进入到空气处理组件中，利用冷凝器来冷凝焦油烟气中的焦油，冷凝后的烟气再通过电捕焦油器进行处理。
进一步的，另外，还可以包括加湿预热工序；加湿预热工序下，煤压块输送到蒸汽箱体中进行加湿处理，同时，热蒸汽预热煤压块。
本发明提供的微波碳化煤制活性炭连续化生产线及其控制方法，通过增加空气处理组件，空气处理组件能够将煤压块微波加热过程中产生的焦油烟气吸入并先进行焦油冷凝处理，再通过电捕焦油器对烟气进行进一步的焦油捕捉，使得外排到大气中的烟气含焦油量极低甚至达到无焦油含量，以有效的降低对环境的污染，达到绿色环保的加工目的。同时，通过挤压煤成型组件实现在线进行煤块的粉碎和成型，并配合蒸汽发生组件进行加湿的预热，以提高煤压块的碳化和活化效率，从而整体上提高加工效率。
Claims (10)
1.一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，包括：
挤压煤成型组件，用于将煤块粉碎并挤压形成设定形状的煤压块；
微波加热组件，用于微波加热煤压块以使得煤压块进行碳化；
空气处理组件，用于无害化处理煤压块微波加热过程中产生的气体并回收气体中的煤焦油。
2.根据权利要求1所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述微波加热组件包括用于进行微波加热的微波加热隧道，所述微波加热隧道中设置有用于微波加热煤压块的第一微波发生器；所述微波碳化煤制活性炭连续化生产线还包括蒸汽发生组件，所述蒸汽发生组件用于加热水以产生蒸汽并利用蒸汽在所述微波加热隧道的两端部形成保护风幕。
3.根据权利要求2所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述蒸汽发生组件包括水箱、加热模块和两个蒸汽箱体，所述加热模块用于加热所述水箱中的水产生蒸汽并输送到所述蒸汽箱体中，所述蒸汽箱体设置在所述微波加热隧道的对应端部，所述微波加热组件还包括输送带，所述输送带贯穿所述微波加热隧道和所述蒸汽箱体；其中，所述加热模块为设置在所述水箱中的电加热管，或者，所述加热模块为设置在所述水箱外部的第二微波发生器。
4.根据权利要求1所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述空气处理组件包括第一风机、焦油回收模块和连接管道，所述焦油回收模块包括焦油回收箱、冷凝器和电捕焦油器，所述冷凝器包括外壳以及设置在所述外壳中的多根冷凝管，所述外壳中设置有两个密封管板，所述外壳中位于两个所述密封管板之间的区域形成水腔，所述外壳位于其中一所述密封管板外侧的区域形成进气腔体，所述外壳位于另一所述密封管板外侧的区域形成出气腔体，所述外壳上还设置有连通所述水腔的进水管和出水管，所述外壳上还设置有连通所述进气腔体的进风管，所述外壳上还设置有连通所述出气腔体的出风管，所述冷凝管密封贯穿两个所述密封管板，所述冷凝管连通所述进气腔体和所述出气腔体，所述外壳的底部设置有连通所述进气腔体的出油管，所述进风管连接所述第一风机，所述第一风机通过所述连接管道与所述微波加热隧道连通，所述出风管连接所述电捕焦油器的风进口，所述电捕焦油器的油出口连接所述焦油回收箱，所述出油管连接所述焦油回收箱。
5.根据权利要求4所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述电捕焦油器的风出口还连接有废气焚烧炉。
6.根据权利要求1所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述挤压煤成型组件包括安装支架、以及设置在所述安装支架上的粉碎机构和挤压成型机构，所述粉碎机构用于将煤块挤压粉碎并输送给挤压成型机构，所述挤压成型机构用于将粉碎的煤挤压形成煤压块；所述粉碎机构为齿辊式破碎机，所述挤压成型机构包括料仓和设置在所述料仓底部的出料口中两条压辊，两条所述压辊并排布置且贴靠在一起，所述压辊的圆周面上设置有若干凹槽；所述齿辊式破碎机的下料口与所述料仓之间设置有运输带。
7.根据权利要求6所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述挤压煤成型组件还设置有吸尘净化组件，所述吸尘净化组件包括吸尘风道、第二风机和喷淋管，所述第二风机设置在所述吸尘风道中，所述吸尘风道的进风口设置有吸尘罩，所述吸尘罩位于所述齿辊式破碎机的上方，所述吸尘风道的出风口设置有所述喷淋管，所述吸尘风道的出风口位于所述料仓的上方。
8.根据权利要求7所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，所述吸尘净化组件还包括遮挡罩，所述遮挡罩可滑动的设置在所述安装支架上，所述安装支架上还设置有用于驱动所述遮挡罩在所述齿辊式破碎机的上方和所述料仓的上方之间移动的气缸；所述遮挡罩上设置有通风口，所述通风口用于与所述吸尘风道的出风口连通。
9.根据权利要求1-8任一所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线，其特征在于，还包括冷却组件，所述冷却组件位于所述微波加热隧道的出料口处，所述冷却组件包括外套筒、内套筒和绞龙，所述内套筒设置在所述外套筒中，所述内套筒设置在所述外套筒之间形成冷却水腔，所述外套筒还设置有连通所述冷却水腔的进水口和出水口，所述绞龙可转动的设置在所述内套筒中；所述输送带还用于将从所述微波加热隧道中输出的加工成型的活性炭输送到所述内套筒中。
10.一种微波碳化煤制活性炭连续化生产线的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的微波碳化煤制活性炭连续化生产线；具体方法包括：压块工序、微波加热工序和焦油回收工序；
压块工序下，煤块投放到粉碎机构进行粉碎处理，粉碎的煤输送到挤压成型机构进行挤压成型以形成煤压块；
微波加热工序下，煤压块输送到微波加热隧道中进行微波加热，对煤压块进行碳化和活化处理以形成活性炭；
焦油回收工序，煤压块在微波加热隧道中加热产生的焦油烟气进入到空气处理组件中，利用冷凝器来冷凝焦油烟气中的焦油，冷凝后的烟气再通过电捕焦油器进行处理。
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