CN110395732B - 活性炭节能活化方法及活化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种活性炭节能活化方法及活化装置，其包括原料输送系统，节能活化系统，余热循环及回收利用系统等，所述节能活化系统包括燃烧活化装置和辅助活化装置，所述燃烧活化装置包括设有活化内腔的燃烧活化炉体，所述燃烧活化炉体由初活化炉单元、活化炉单元、强化活化炉单元组成，本发明采用上述三个系统后特别是节能活化及余热循环利用等，可以使活性炭的活化装置，在活化过程中可以对使用的能源进行较好的回收循环再利用，从而实现节能环保的功能，且活化后的活性炭质量好，得率高，炭粉损耗小，排出的气体达到国家质量标准要求，活化装置结构简单，制备成本低。

Description

活性炭节能活化方法及活化装置

技术领域：

本发明涉及一种活性炭的生产方法及装置，特别是涉及一种活性炭节能活化方法及活化装置。

背景技术：

随着现代人们生活水平的提高，人们对环境及健康的生活要求也越来越高，原材料短缺，活性炭的需求也在不断增长，同时其应用范围也在不断的得到拓展。因此，活性炭的使用量也在不断增加。

当前，活性炭的生产方法主要是有物理活化法和化学活化法，而物理活化法是以氧化性气体如二氧化碳、水蒸汽和空气等为活化剂对炭化料进行活化。而化学活化法则工艺流程较长，同时化学处理工艺过程中，对环境的影响也更大。因此，当前最主要的活化方法，普遍仍是使用物理活化法进行生产活性炭。

但是，在活性炭的制备中当前都是认为是高能耗及污染的方法，当前的物理活化及化学活化方法，不仅能耗大，而且对环境的污染也较严重。如中国专利公告号为CN101164877A的《生物质双流化床制取活性炭的装置》，其主要结构由循环流化床、旋风分离器、鼓泡流化床、活性炭活化床等器件经过组合循环流化床热解、鼓泡流化床等颗粒活性炭制备系统，分五个功能部件进行制备，其工艺制备复杂，且装置制备成本高，能耗大等。还有一种如中国专利公告号为CN106315582A的《一种活性炭活化装置》，包括外筒、旋转内缸、加料斗、气化炉，催化剂添加器，冷却仓，的氧气输送机等；旋转内缸设置在外筒内部，旋转内缸底部与电动机连接，而加料斗设于外筒顶部，加料斗的下端与旋转内缸接触，在接触面位置设有电动闸门等。

但是上述活性炭的制备方法及装置，其均需要大量的燃料，燃料消耗大，制备活性炭的装置相对较复杂，一般的还要使用流化床，普遍的没有做到能源的循环再利用，且活化后的活性炭质量不能得到很好的保证。

发明内容：

本发明是提供一种活性炭节能活化方法及活化装置，其包括原料输送系统，节能活化系统，余热循环及回收利用系统等，本发明采用上述三个系统后特别是节能活化及余热循环利用等，可以使活性炭的活化装置，在活化过程中可以对使用的能源进行较好的回收循环再利用，从而实现节能环保的功能，且活化后的活性炭质量好，得率高，炭粉损耗小，排出的气体达到国家质量标准要求，活化装置结构简单，制备成本低。

为了实现以上的发明目的本发明一种活性炭节能活化装置，包括原料输送系统，节能活化系统，余热循环及回收利用系统，其所述节能活化系统包括燃烧活化装置和辅助活化装置，所述燃烧活化装置包括设有活化内腔的燃烧活化炉体，所述燃烧活化炉体由初活化炉单元、活化炉单元、强化活化炉单元组成；

所述辅助活化装置包括蒸汽输送装置、供风机及风量控制器。

所述的一种活性炭节能活化装置，其所述原料输送系统包括仓料旋风收集器、原料输送管道、料仓、进料输送机；所述仓料旋风收集器设于料仓上部，原料输送管道一端连接于仓料旋风收集器进料口端，进料输送机设于料仓下部，进料输送机连接于燃烧活化炉体的初活化炉单元处并将原料输送至初活化炉单元的活化炉腔内。

优选的，是所述余热循环及回收利用系统包括余热锅炉、余热蒸汽管、物料冷却器、旋风分离器、物料输送管、高精净化除尘器；所述余热锅炉设于燃烧活化炉体的强化活化单元的活化炉腔的出口端，物料冷却器一端连接于余热锅炉，另一端连接于旋风分离器的入口，旋风分离器出口经物料输送管连接于净化除尘器的物料进口上。

进一步的，是所述蒸汽输送装置包括蒸汽分气器、蒸汽总管、及若干蒸汽支管；所述蒸汽总管连接于蒸汽分气器，而蒸汽支管的一端连通于蒸汽总管，蒸汽支管另一端连接于燃烧活化炉体上并连通于燃烧活化炉体的活化炉内腔的活化炉腔内。

所述的一种活性炭节能活化装置，其于燃烧活化炉体的强化活化单元活化炉内腔的出口设有出料管，于出料管上位于燃烧活化炉体的活化炉内腔的出口处设有炉腔压及比重清理控制器；所述出料管经余热锅炉的换热水换热后的出口端连接于物料冷却器。

所述一种活性炭节能活化装置，其所述燃烧活化炉体从初活化炉单元、活化炉单元、强化活化炉单元由低到高顺序成梯度排列结构设计。

所述一种活性炭节能活化装置，其所述炉腔压及比重清理控制器包括控制器筒体、拦截挡板、废料出口、上接口；所述拦截挡板设有若干片，每两拦截挡板相对应并错位的设置于控制器筒体的内腔，每一拦截挡板的一端固定或活动的连接于控制器筒体内壁面上，另一端与相对应的另一控拦截挡板的一端不连接的交叉设计。

优选的，是所述拦截挡板与控制器筒体内腔的内壁面成α角，控制α角为40-60度。

本发明的另一目的是提供一种活性炭节能活化方法，使用如上所述的活性炭节能活化装置，其按如下步骤进行：

（1）将活化原料经原料输送管道、仓料旋风收集器收集至料仓内后，再经进料输送机输送至燃烧活化炉体的初活化炉单元燃烧活化炉体的活化内腔，进行初级燃烧活化处理，并通过设于初活化炉单元上的初级测温器进行测温控制，在初级燃烧活化处理时，对初活化炉单元内的燃烧活化物料不断加入蒸汽状态下，并使蒸汽在燃烧炉膛内呈螺旋喷射状，使燃烧活化物料与蒸汽充分混合，物料经前期预热及有机物炭化，制为初级初级活化造孔料，控制初级燃烧活化处理温度在0°C-1000℃；

（2）将上步的初级活化单元制得的初级初级活化造孔料，进入到活化炉单元，进行活化处理，并经设于活化炉单元上的活化测温器进行测温控制，在蒸汽存在状态下，为二次活化创造合适的环境；控制活化处理温度在800-1200℃；根据原料成分不同，温度不同；

（3）使二次活化单元制备的二次活化造孔料进入到强化活化炉单元，进行强化活化处理，并经设于强化活化炉单元上的强化活化测温器进行测温控制，并在蒸汽存在状态下，制为活性炭粗料；活性炭粗料经除杂、冷却、旋风及净化回收处理后，制得活性炭产品，将控制强化活化处理温度在1100-1200℃。

所述的一种活性炭节能活化方法，其物料在燃烧活化炉体的所述初活化炉单元、活化炉单元、强化活化炉单元进行活化处理过程中，其腔压通过炉腔压及比重清理控制器进行调节控制。

本发明公开的一种活性炭节能活化方法及活化装置，包括原料输送系统，由仓料旋风收集器将原料收集至料仓内后再通过进料输送机将原料输送至节能活化系统的燃烧活化炉体5的初活化炉单元501内腔，原料在依次经初活化炉单元501、活化炉单元502、强化活化炉单元503进行燃烧活化，由于在燃烧活化炉体的侧边设有一蒸汽总管及与蒸汽总管相连接的若干蒸汽支管，而蒸汽支管的一端连接于燃烧活化炉体的内腔，蒸汽支管内的蒸汽可在燃烧活化炉体的内腔带动活化物料一同呈螺旋式喷射状翻滚使物料实现均匀燃烧活化。二是，由于燃烧活化炉体5由初活化炉单元501、活化炉单元502、强化活化炉单元503组成；物料在经初活化炉单元501活化后依次的进入到活化炉单元502及强化活化炉单元503的炉膛内腔进行精细化活化处理，而对应每一活化单元均设有相应的测温装置即测温热电偶，可对第一单元的活化过程中的燃烧温度进行精细化控制，实现对物料的完全活化，提高了活化率。三是本发明活化装置与现有的技术装置相比还存如下有益效果，由于燃烧活化炉体5从原料入口即由初活化炉单元到强化活化炉单元503由低到高成梯度设计，分三段进行活化，使物料活化充分，而在燃烧活化炉体5的出口处设有炉腔压及比重清理控制器8，炉腔压及比重清理控制器设于余热锅炉16的下方，其与连接于燃烧活化炉体5上的风机7对燃烧活化炉体5内腔的腔压进行控制，通过控制燃烧活化炉体5内腔内的腔压进而控制物料的得到充分活化进而使活性炭质量得到保证。在燃烧活化炉体5的后部设有余热循环及回收利用系统能对活化过程中所产生的热量得到有效回收。其结构简单，安装操作使用方便，活性炭制备成本低，环保实用。

附图说明：

图1，为本发明活性炭节能活化装置的一实施方式的结构示意图，

图2，为本发明图1结构主视图，

图3，为本发明的图1俯视结构示意图，

图4，为本发明燃烧活化炉体结构示意图，

图5，为本发明炉腔压及比重清理控制器8的剖面结构示意图，

图6，为本发明余热锅炉剖面结构示意图，

图7，为本发明的高精净化除尘器结构示意图，

图8，为本发明的旋风分离器的结构示意图，

图9，为本发明的图8沿A-A向剖面示意图，

图10，为图9俯视图，

图11为本发明的另一实施方式的结构示意图，

图12，为本发明的另一实施方式的主视图。

图中，1、仓料旋风收集器，2、原料输送管道，3、料仓，4、进料输送机，5、燃烧活化炉体，501、初活化炉单元，502、活化炉单元，503、强化活化炉单元，6、风量控制器，7、风机，8、炉腔压及比重清理控制器，801、炉腔压及比重清理控制器筒体，802、拦截挡板，803、废料出口，804、上接口，9、蒸汽分汽器，10、蒸汽出管，11、高精净化除尘器，1101、滤布袋，1102、物料出口，12、物料输送管，13、旋风分离器，1301、旋风料入口，1302、旋风料出口，1303、支脚，1304、冷却水夹套，1305、锥形内筒，1306、出液口，14、物料冷却器， 1402、物料冷却套内管，15、余热蒸汽管，16、余热锅炉，1601、换热水，1602、出料管，17、初级测温器，18、活化测温器，19、强化测温器，20、蒸汽总管，21、蒸汽支管。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明方法及装置作进一步的详细说明。

在本发明的专利申请文件本中如出现上、下、左、右、前、后等位置关系用语时，均是基于本发明所示的附图所示的位置而言的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化。主要是为了方便理解本发明的技术方案及方法与结构和原理等。

实施例1

如图1所示的本发明公开的一种活性炭节能活化装置结构示意图，包括原料输送系统，节能活化系统，余热循环及回收利用系统，所述节能活化系统包括燃烧活化装置和辅助活化装置，所述燃烧活化装置包括设有活化内腔的燃烧活化炉体5，所述燃烧活化炉体5由初活化炉单元501、活化炉单元502、强化活化炉单元503组成；如图4所示，对应于燃烧活化炉体5上的初活化炉单元501、活化炉单元502、强化活化炉单元503分别设有初级测温器17、活化测温器18、和强化测温器19，所述测温器为测温热电偶，即初级测温热电偶、活化测温热电偶和强化测温热电偶等；燃烧活化炉体5的尾部即强化活化炉单元503的出口端设有余热锅炉16，于余热锅炉16的下端设有炉腔压及比重清理控制器8，炉腔压及比重清理控制器8与燃烧活化炉体5的内腔相连通，炉腔压及比重清理控制器8的上接口804连接于出料管1602的一端，出料管1602的另一端连接于物料冷却器14的一端上，而出料管1602管体部分置于余热锅炉16换热水1601内，与换热水16进行冷热交换；炉腔压及比重清理控制器8与风机7及风量控制器6可对燃烧活化炉体5内腔的腔压进行控制。

所述辅助活化装置包括蒸汽输送装置、供风机即风机7及风量控制器6，每一风机7对应于一风量控制器6。

所述原料输送系统包括仓料旋风收集器1、原料输送管道2、料仓3、进料输送机4；所述仓料旋风收集器1设于料仓3上部，原料输送管道2一端连接于仓料旋风收集器1进料口端，进料输送机4设于料仓3下部，进料输送机4连接于燃烧活化炉体的初活化炉单元501的入口处并将原料输送至初活化炉单元501的活化炉腔内。

如图1、4、6、7所示，所述余热循环及回收利用系统包括余热锅炉16、余热蒸汽管15、物料冷却器14、旋风分离器13、物料输送管12、高精净化除尘器11；所述余热锅炉16设于燃烧活化炉体的强化活化单元503的活化炉腔的出口端，物料冷却器14一端连接于余热锅炉16，另一端连接于旋风分离器13的入口，旋风分离器13出口经物料输送管12连接于净化除尘器11的物料出口1102上。

所述蒸汽输送装置包括蒸汽分汽器9、蒸汽总管20、及若干蒸汽支管21；所述蒸汽总管20连接于蒸汽分气器9，而蒸汽支管21的一端连通于蒸汽总管20，蒸汽支管21另一端连接于燃烧活化炉体5上并连通于燃烧活化炉体5的活化炉内腔的活化炉腔内。余热蒸汽管15一端连接于余热锅炉16上另一端连接于蒸汽分气器9上，这样由余热锅炉16产生的热量即可输送至蒸汽分气器9内，为其供热实现余热回收利用。

如图2、3所示，为本发明具体实施方式的之一实施例装置主视图及俯视图，原料由由原料输送管道2经旋风收集器1收集至料仓3内后，再经进料输送机4输送至燃烧活化炉体5的活化内腔内进行燃烧活化，余热锅炉16设于燃烧活化炉体5活化料出口端，即活性炭出料口处，于余热锅炉16的下部设有炉腔压及比重清理控制器8，如图5所示，所述的炉腔压及比重清理控制器8包括控制器筒体801，于控制器筒体801内壁面上设有若干相互交错设置其一端连接于控制器筒体801内壁面上而另一端则相对应的交错设置但不相连接上的拦截挡板802，而拦截挡板802与于控制器筒体801内壁面相连接成一α角，一般的控制α角为40-60度，即拦截挡板802一端向下另一端与控制器筒体801内壁面成人字形构造，这样由于废料物杂质较重从废料出口803在废料在从废料出口803排出时，同时可对燃烧活化炉体5内腔的腔压进行调节控制，而活性炭由于比重较废料轻，在旋风分离器13的抽风力的作用下和余热一同进出料管1602内经余热锅炉16换热水1601换热后进入到物料冷却器14的物料冷却套内管1402内进行进一步的冷却，经冷却进入到旋风分离器13进行活性炭的回收，该步装置可对制备的活性炭达到90%左右的回收，而余下的包括有部分活性炭的物料再经物料输送管12进入到净化除尘器11进行净化回收，这就达到对制备的活性炭的完全充分回收。在物料冷却套内管1402外部套设有物料冷却套外管，形成夹套层，冷却水置于夹套层内流动。本实施例设有若干的物料冷却器14相纵向并联连接设置，从而提高了对物料的热交换效果。如图8、9、10均是针对旋风分离器13不同方向的结构示意图。

实施例2

本实施例其他未说明之处均与上述说明相同，

如图11、图12所示是本发明另一实施方式的结构示意图，本实施例的物料冷却器14为一单个的物料冷却套内管1402外壁面上套设一物料冷却套外管而构成，这主要是对物料制备过程中，制备的活性炭的产量或不需要进行回收处理的工艺过程而设计的，因物料而设计，节约了设备制备及运行成本。

当原料从原料输送系统的进料输送机4输送至燃烧活化炉体5的活化内腔的初活化炉单元501、活化炉单元502、强化活化炉单元503进行活化，在活化时通过连接于燃烧活化炉体5侧壁面上的若干蒸汽支管21对活化内腔的活化物料进行呈螺旋式喷射状喷入，目的是使活化料与蒸汽能充分接触活化。所述的蒸汽支管21的喷射口设计为圆锥形结构。具体可按如下步骤进行：

（1）将活化原料经原料输送管道2、仓料旋风收集器1收集至料仓3内后，再经进料输送机4输送至燃烧活化炉体5的初活化炉单元501燃烧活化炉体的活化内腔，进行初级燃烧活化处理，并通过设于初活化炉单元501上的初级测温器17进行测温控制，在初级燃烧活化处理时，对初活化炉单元501内的燃烧活化物料不断加入蒸汽状态下，并使蒸汽在燃烧炉膛内呈螺旋喷射状，使燃烧活化物料与蒸汽充分混合，制为初级活化造孔料，控制初级燃烧活化处理温度在50-1000℃；

（2）将上步的初级活化造孔料进入到活化炉单元502，进行活化处理，并经设于活化炉单元502上的活化测温器18进行测温控制，在蒸汽存在状态下，制为二次活化造孔料；控制活化处理温度在1000-1200℃；

（3）使二次活化造孔料进入到强化活化炉单元503，进行强化活化处理，并经设于强化活化炉单元503上的强化活化测温器19进行测温控制，并在蒸汽存在状态下，制为活性炭粗料；活性炭粗料经除杂、蒸干、旋风及净化回收处理后，制得活性炭产品，将控制强化活化处理温度在1100-1200℃。

利用本发明方法及装置制备的活性炭产品活性高，活性炭产品质量好，对炭粉的损耗小得品率高，通过二次的净化除尘，气体达标排放。环保能源可循环利用。

Claims (8)

1.一种活性炭节能活化装置，包括原料输送系统，节能活化系统，余热循环及回收利用系统，其特征是所述节能活化系统包括燃烧活化装置和辅助活化装置，所述燃烧活化装置包括设有活化内腔的燃烧活化炉体（5），所述燃烧活化炉体（5）由初活化炉单元（501）、活化炉单元（502）、强化活化炉单元(503)组成；

所述辅助活化装置包括蒸汽输送装置、供风机及风量控制器；

于燃烧活化炉体（5）的强化活化单元（503）活化炉内腔的出口设有出料管（1602），于出料管（1602）上位于燃烧活化炉体（5）的活化炉内腔的出口处设有炉腔压及比重清理控制器（8）；所述出料管（1602）经余热锅炉（16）的换热水（1601）换热后的出口端连接于物料冷却器（14）；

所述炉腔压及比重清理控制器（8）包括控制器筒体（801）、拦截挡板（802）、废料出口(803)、上接口（804）；所述拦截挡板（802）设有若干片，每两拦截挡板（802）相对应并错位的设置于控制器筒体（801）的内腔，每一拦截挡板（802）的一端固定或活动的连接于控制器筒体（801）内壁面上，另一端与相对应的另一控拦截挡板（802）的一端不连接的交叉设计。

2.根据权利要求1所述的一种活性炭节能活化装置，其特征是所述原料输送系统包括仓料旋风收集器（1）、原料输送管道（2）、料仓（3）、进料输送机（4）；所述仓料旋风收集器（1）设于料仓(3)上部，原料输送管道（2）一端连接于仓料旋风收集器（1）进料口端，进料输送机（4）设于料仓（3）下部，进料输送机（4）连接于燃烧活化炉体的初活化炉单元处并将原料输送至初活化炉单元的活化炉腔内。

3.根据权利要求1所述的一种活性炭节能活化装置，其特征是所述余热循环及回收利用系统包括余热锅炉（16）、余热蒸汽管（15）、物料冷却器(14)、旋风分离器（13）、物料输送管（12）、高精净化除尘器（11）；所述余热锅炉（16）设于燃烧活化炉体的强化活化单元（503）的活化炉腔的出口端，物料冷却器(14)一端连接于余热锅炉（16），另一端连接于旋风分离器（13）的入口，旋风分离器（13）出口经物料输送管（12）连接于高精净化除尘器（11）的物料进口（1102）上。

4.根据权利要求1所述的一种活性炭节能活化装置，其特征是所述蒸汽输送装置包括蒸汽分气器（9）、蒸汽总管（20）、及若干蒸汽支管（21）；所述蒸汽总管（20）连接于蒸汽分气器（9），而蒸汽支管（21）的一端连通于蒸汽总管（20），蒸汽支管（21）另一端连接于燃烧活化炉体（5）上并连通于燃烧活化炉体（5）的活化炉内腔的活化炉腔内。

5.根据权利要求1所述一种活性炭节能活化装置，其特征是所述燃烧活化炉体（5）从初活化炉单元（501）、活化炉单元（502）、强化活化炉单元(503)由低到高顺序成梯度排列结构设计。

6.根据权利要求1所述一种活性炭节能活化装置，其特征是所述拦截挡板（802）与控制器筒体（801）内腔的内壁面成α角，控制α角为40-60度。

7.一种活性炭节能活化方法，使用如权利要求1所述的活性炭节能活化装置，其特征是，按如下步骤进行：

（1）将活化原料经原料输送管道（2）、仓料旋风收集器（1）收集至料仓(3)内后，再经进料输送机（4）输送至燃烧活化炉体（5）的初活化炉单元（501）燃烧活化炉体的活化内腔，进行初级燃烧活化处理，并通过设于初活化炉单元（501）上的初级测温器（17）进行测温控制，在初级燃烧活化处理时，对初活化炉单元（501）内的燃烧活化物料不断加入蒸汽状态下，并使蒸汽在燃烧炉膛内呈螺旋喷射状，使燃烧活化物料与蒸汽充分混合，制为初级活化造孔料，控制初级燃烧活化处理温度在0℃-1000℃；

（2）将上步的由初级活化单元（501）制得的初级活化造孔料进入到活化炉单元（502），进行活化处理，并经设于活化炉单元（502）上的活化测温器（18）进行测温控制，在蒸汽存在状态下，为二次活化创造合适的环境，制为二次活化造孔料；控制活化处理温度在1000-1200℃；

（3）使二次活化单元（502）制备的二次活化造孔料进入到强化活化炉单元(503)，进行强化活化处理，并经设于强化活化炉单元（503）上的强化活化测温器（19）进行测温控制，并在蒸汽存在状态下，制为活性炭粗料；活性炭粗料经除杂、冷却、旋风及净化回收处理后，制得活性炭产品，将控制强化活化处理温度在1100-1200℃。

8.根据权利要求7所述的一种活性炭节能活化方法，其特征是物料在燃烧活化炉体（5）的所述初活化炉单元（501）、活化炉单元（502）、强化活化炉单元(503)进行活化处理过程中，其腔压通过炉腔压及比重清理控制器（8）进行调节控制。

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