CN112299412A - 活化炉及具有其的活性炭生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活化炉及具有其的活性炭生产系统，活化炉包括进料仓(1)、活化炉窑膛(2)、进口烟道(4)、出料仓(6)及出口烟道(7)，还包括：设置于活化炉窑膛(2)内的产品道(5)，产品道(5)能够围绕活化炉窑膛(2)的窑膛轴线转动，产品道(5)的进口端与进料仓(1)连通，产品道(5)的出口端与出料仓(6)连通；蒸汽管结构(3)，蒸汽管结构(3)具有向产品道(5)输出蒸汽的蒸汽出口；位于活化炉窑膛(2)内且与产品道(5)相互独立的烟道膛，进口烟道(4)设置于烟道膛的进口端，出口烟道(7)设置于烟道膛的出口端。本发明提供的活化炉，避免炭化料烧损情况，提高活化工艺得率及产品质量。

Description

活化炉及具有其的活性炭生产系统

技术领域

本发明涉及活性炭生产设备技术领域，特别涉及一种活化炉及具有其的活性炭生产系统。

背景技术

活性炭是由粉煤混合焦油和沥青等粘结剂制粒成型，经炭化和活化等工艺生成的具有多孔结构的无定形碳产品。由于活性炭表面和内部存在许多结构性孔洞，其比表面非常大，使其对气体、粉尘、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒具有很好的吸附能力，因此被广泛的应用于废水、废气等工业污染物治理中。

粉煤制成活性炭颗粒需经过炭化和活化两个主要工艺过程。炭化工艺是将制成颗粒状的混合物料加热至约600℃，使混合料中焦油等析出并形成初步强度和孔隙结构，获得的产物称为炭化料。活化工艺是将具有初步孔隙结构的炭化料进一步加热至活化温度(约800℃)，并通入高温蒸汽等活化气体，使水蒸气和炭化料发生活化反应，进一步扩充炭化料内的孔隙，最终形成内部孔隙发达、吸附能力强的活性炭成品。

目前，活性炭的活化操作主要在如图1所示的回转活化炉内完成。

如图1、图2及图3所示，进料仓1位于活化炉窑膛2的头部，炭化料a通过进料仓1从活化炉窑膛2的头部装填进活化炉窑膛2的窑膛11内，形成待活化或活化过程中的物料12；蒸汽c通过设置于活化炉窑膛2尾部的蒸汽管3通入活化炉窑膛2的窑膛11内，高温烟气d依次通过烟气管4和进口烟道5从活化炉窑膛2的尾部送入。活化炉窑膛2在传动装置8的带动下沿窑膛轴线以约1rad/min的速度缓慢旋转，窑膛内物料在重力和窑膛壁面摩擦力的作用下，一方面沿轴线向下运动，另一方面沿轴线旋转运动。物料在运动过程中被烟气逐渐加热至活化温度，与蒸汽混合后发生如下反应：

C+2H₂O→CO₂+2H₂

C+H₂O→CO+H₂

CO₂+C→2CO

反应生成的活化料颗粒e在出料仓6汇集后，从出料仓6的底部排出，反应生成的H₂和CO等可燃性气体，一部分在活化炉窑膛2内部燃烧放热，未燃烧完全的气体b则与烟气一道从出口烟道7进入余热锅炉9内充分燃烧后，通过主抽风机10排出。

但是，由于在活性炭的活化工艺中，加热介质高温烟气和炭化料直接接触，活化过程析出的挥发分直接在炭化料表面附近的空间内燃烧放热，使炭化料中固定碳部分参与燃烧反应，导致炭化料烧损严重，活化工艺得率(即原料转化为成品的比例)较低，严重制约了活性炭生产大型化。

并且，活化炉窑膛的窑膛内的截面上各处的物料与蒸汽的接触机会并不均匀，导致在交界面附近的物料与蒸汽接触充分且温度较高，活化程度高，而远离交界面的地方，物料与蒸汽接触少且温度低，活化程度低。因此，截面上物料活化并不均匀，导致产品质量差。

因此，如何避免炭化料烧损情况，提高活化工艺得率及产品质量，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种活化炉，以避免炭化料烧损情况，提高活化工艺得率及产品质量。本发明还提供了一种活性炭生产系统。

一种活化炉，包括进料仓、活化炉窑膛、进口烟道、出料仓及出口烟道，还包括：

设置于所述活化炉窑膛内的产品道，所述产品道能够围绕所述活化炉窑膛的窑膛轴线转动，所述产品道的进口端与所述进料仓连通，所述产品道的出口端与所述出料仓连通；

蒸汽管结构，所述蒸汽管结构具有向所述产品道输出蒸汽的蒸汽出口；

位于所述活化炉窑膛内且与所述产品道相互独立的烟道膛，所述进口烟道设置于所述烟道膛的进口端，所述出口烟道设置于所述烟道膛的出口端。

可选地，上述活化炉中，还包括：

沿所述活化炉窑膛的窑膛轴线设置的传动轴结构，所述产品道与所述传动轴结构通过产品道支撑楞连接；

驱动所述传动轴结构转动的驱动装置。

可选地，上述活化炉中，所述进口烟道为圆筒结构，其一端为与所述活化炉窑膛连接的进烟出口，其另一端为进烟进口；

所述传动轴结构为传动轴，所述传动轴的一端伸出所述进口烟道的进烟进口并与所述驱动装置的驱动端传动连接。

可选地，上述活化炉中，所述进口烟道上设置有兑空气管；

所述兑空气管上设置有控制其开启及关闭的兑空气阀。

可选地，上述活化炉中，所述进口烟道为圆筒结构，其侧壁上设置有进烟进口，其一端为与所述活化炉窑膛连接的进烟出口；

所述传动轴结构包括：

传动轴，所述传动轴的一端伸出所述进口烟道的另一端并与所述驱动装置的驱动端传动连接；

用于密封所述进口烟道的另一端的密封装置。

可选地，上述活化炉中，所述传动轴结构还包括：

套设于所述传动轴外部的外套筒，所述传动轴的另一端及所述外套筒的同侧端伸出所述出口烟道，所述外套筒的同侧端为所述外套筒靠近所述传动轴的另一端的端部；

设置于所述外套筒的内壁与所述传动轴的外壁之间的传动轴支撑楞，所述外套筒的内壁与所述传动轴的外壁之间形成供空气进入的进气通道；

所述密封装置包括沿所述传动轴的外壁周向设置的第一密封环及设置于所述进口烟道的另一端的第二密封环，所述第一密封环及所述第二密封环配合密封；

所述外套筒与所述进口烟道之间形成与所述进气通道连通的空气进口。

可选地，上述活化炉中，还包括设置于所述活化炉窑膛内的密封挡板；

所述密封挡板沿垂直于所述活化炉窑膛的窑膛轴线布置且将所述活化炉窑膛的窑膛分为进料腔及反应腔；

所述进料仓的出料口与所述进料腔连通；

所述产品道位于所述反应腔内且其进口端贯穿所述密封挡板；

所述出口烟道贯穿所述密封挡板。

可选地，上述活化炉中，所述进料腔的一端具有收口结构，所述进料仓的出料口由所述收口结构进入所述进料腔。

可选地，上述活化炉中，所述产品道的数量为多个且沿所述活化炉窑膛的周向均匀分布；

所述蒸汽管结构上具有多个与所述产品道一一对应的所述蒸汽出口；

所述蒸汽管结构包括蒸汽主管道及多个与所述蒸汽主管道连接的蒸汽分管道；

所述蒸汽分管道远离所述蒸汽主管道的一端所述蒸汽出口。

本发明还提供了一种活性炭生产系统，包括活化炉，所述活化炉为如上述任一项所述的活化炉。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的活化炉，在回转活化炉的生产过程中，物料(炭化料)进入进料仓并由产品道的进口端进入。蒸汽(约200℃)经过蒸汽管结构送入产品道，高温烟气通过进口烟道从与活化炉窑膛连接的进口烟道进入活化炉窑膛的窑膛内，沿烟道膛流动，为产品道内的物料和蒸汽供热。物料沿产品道向下运动的过程中逐渐升温至活化温度，并与蒸汽发生反应，生成的活性炭从产品道尾部落入出料仓，在出料仓集中后排出。高温烟气在活化炉窑膛的烟道膛内燃烧放热后产生的废气从出口烟道抽出。本发明实施例提供的活化炉，物料在产品道内完成加热及活化反应，全程不与高温烟气直接接触，完全避免了物料的烧损，可以有效提高活化工艺得率。并且，物料的活化反应发生在截面直径较活化炉窑膛的窑膛小很多的产品道内，确保了蒸汽与物料的有效接触，也确保了高温烟气对蒸汽与物料的加热操作，从而提高了蒸汽与物料的温度，产品道围绕活化炉窑膛的窑膛轴线转动实现了物料在产品道内的翻动，确保了活化程度及活化均匀度，有效提高了产品质量。

本发明还提供了一种活性炭生产系统，由于上述活化炉具有上述技术效果，具有上述活化炉的发动机也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。

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为现有技术中的一种活性炭生产系统的结构示意图；

图2为现有技术中的一种活化炉的主视结构示意图；

图3为现有技术中的一种活化炉的截面结构示意图；

图4为本发明提供的第一种活性炭生产系统的结构示意图；

图5为本发明提供的第二种活性炭生产系统的结构示意图；

图6为本发明提供的第二种活性炭生产系统的传动轴结构的结构示意图；

图7为本发明提供的第二种活性炭生产系统的侧视结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种活化炉，以避免炭化料烧损情况，提高活化工艺得率及产品质量。本发明还提供了一种活性炭生产系统。

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。

如图4及图5所示，本发明提供了一种活化炉，包括进料仓1、活化炉窑膛2、进口烟道4、出料仓6及出口烟道7，还包括产品道5及蒸汽管结构3。产品道5设置于活化炉窑膛2内，产品道5能够围绕活化炉窑膛2的窑膛轴线转动，产品道5的进口端与进料仓1连通，产品道5的出口端与出料仓6连通；蒸汽管结构3具有向产品道5输出蒸汽的蒸汽出口；烟道膛位于活化炉窑膛2内且与产品道5相互独立，进口烟道4设置于烟道膛的进口端，出口烟道7设置于烟道膛的出口端。

本发明实施例提供的活化炉，在回转活化炉的生产过程中，物料(炭化料)进入进料仓1并由产品道5的进口端进入。蒸汽(约200℃)经过蒸汽管结构3送入产品道5，高温烟气通过进口烟道4从与活化炉窑膛2连接的进口烟道4进入活化炉窑膛2的窑膛内，沿烟道膛流动，为产品道5内的物料和蒸汽供热。物料沿产品道5向下运动的过程中逐渐升温至活化温度，并与蒸汽发生反应，生成的活性炭从产品道5尾部落入出料仓6，在出料仓6集中后排出。高温烟气在活化炉窑膛2的烟道膛内燃烧放热后产生的废气从出口烟道7抽出。本发明实施例提供的活化炉，物料在产品道5内完成加热及活化反应，全程不与高温烟气直接接触，完全避免了物料的烧损，可以有效提高活化工艺得率。并且，物料的活化反应发生在截面直径较活化炉窑膛2的窑膛小很多的产品道5内，确保了蒸汽与物料的有效接触，也确保了高温烟气对蒸汽与物料的加热操作，从而提高了蒸汽与物料的温度，产品道5围绕活化炉窑膛2的窑膛轴线转动实现了物料在产品道5内的翻动，确保了活化程度及活化均匀度，有效提高了产品质量。

并且，仅需产品道5围绕活化炉窑膛2的窑膛轴线转动即可，活化炉窑膛2不需要转动，因此，也避免了外置较大的传动结构驱动活化炉窑膛2转动，能够有效缩小活化炉的体积。

可以理解的是，活化炉窑膛2倾斜放置，即，其窑膛轴线相对于水平面倾斜。本实施例中，活化炉窑膛2的窑膛轴线与水平线之间的夹角为6°±1°，进料仓1设置于活化炉窑膛2的高端，出料仓6设置于活化炉窑膛2的低端；通过上述设置，确保了产品道5内的物料流动速度需求。

本实施例中，物料(炭化料)经过进料仓1首先落入活化炉窑膛2的头部。产品道5能够围绕活化炉窑膛2的窑膛轴线转动，当产品道5转动到较低位置时，活化炉窑膛2的头部堆积的物料在重力作用下落入产品道5内。即，通过产品道5围绕活化炉窑膛2的窑膛轴线转动实现产品道5的取料操作。

可以在产品道5的出口端设置抽气装置，使得蒸汽在抽力作用下直接穿透物料层。通过设置抽气装置，使得产品道5的出口端形成负压，并且，蒸汽管结构3向产品道5的进口端充蒸汽，即在产品道5的进口端形成正压，确保了蒸汽在产品道5内的顺畅流动。

也可以在出口烟道7设置抽气装置。由于产品道5的出口端输出的废气的一部分或全部进入烟道膛。通过设置抽气装置，使得产品道5的出口端形成负压，并且，蒸汽管结构3向产品道5的进口端充蒸汽，即在产品道5的进口端形成正压，确保了蒸汽在产品道5内的顺畅流动。

抽气装置可以为抽风机，也可以为抽气泵等。

本实施例中，产品道5的截面为圆形，确保了蒸汽的分布均匀，尽可能地提高物料填充率，确保活化炉窑膛2的物料填充率，增大单台设备产能。

优选地，活化过程生成的H₂及CO等气体出产品道5后，进入活化炉窑膛2，并与高温烟气混合进行燃烧放热，有效提高了利用率。

本实施例中，进口烟道4的一端伸入活化炉窑膛2中，进口烟道4的外壁与活化炉窑膛2的内壁套设在一起的部位之间形成间隙，产品道5的出口端位于该间隙中。

本实施例提供的活化炉中，还包括传动轴结构及驱动装置9。传动轴结构沿活化炉窑膛2的窑膛轴线设置，产品道5与传动轴结构连接；驱动装置9驱动传动轴结构转动。通过上述设置，确保了产品道5围绕活化炉窑膛2的窑膛轴线转动。

本实施例中，产品道5与传动轴结构通过产品道支撑楞11连接。由于传动轴结构设置于烟道膛内，产品道支撑楞11也设置于烟道膛内，通过采用产品道支撑楞11连接产品道5与传动轴结构，有效降低了对烟道膛内烟气流动的阻碍。

如图4所示，在第一种实施例中，进口烟道4为圆筒结构，其一端为与活化炉窑膛2连接的进烟出口，其另一端为进烟进口；传动轴结构为传动轴8，传动轴8的一端伸出进口烟道4的进烟进口并与驱动装置9的驱动端传动连接。通过上述设置，简化了结构，方便维修及维护操作。

为了确保燃烧效果，，进口烟道4上设置有兑空气管10；兑空气管10上设置有控制其开启及关闭的兑空气阀11。通过上述设置，以便于在通过进口烟道4向活化炉窑膛2输送高温烟气时，使外界空气通过兑空气管10及兑空气阀11进入进口烟道4并与高温烟气混合。进一步地，活化过程生成的H₂及CO等废气、空气及高温烟气混合后燃烧。

如图5、图6及图7所示，在第二种实施例中，进口烟道4为圆筒结构，其侧壁上设置有进烟进口，其一端为与活化炉窑膛2连接的进烟出口；

传动轴结构包括传动轴8及密封装置，传动轴8的一端伸出进口烟道4的另一端并与驱动装置9的驱动端传动连接；密封装置用于密封进口烟道4的另一端。即，传动轴8由进口烟道4的另一端伸出，并且密封装置密封进口烟道4的另一端。

进一步地，传动轴结构还包括：套设于传动轴8外部的外套筒13及设置于外套筒13的内壁与传动轴8的外壁之间的传动轴支撑楞15。传动轴8的另一端及外套筒13的同侧端伸出出口烟道7，外套筒13的同侧端为外套筒13靠近述传动轴8的另一端的端部；外套筒13的内壁与传动轴8的外壁之间形成供空气进入的进气通道。密封装置包括沿传动轴8的外壁周向设置的第一密封环14及设置于进口烟道4的另一端的第二密封环12，第一密封环14及第二密封环12配合密封；外套筒13与进口烟道4之间形成与进气通道连通的空气进口。即，进气通道、密封环内部空间(第一密封环14及第二密封环12配合密封后中间形成的腔体)及空气进口依次连通，使得外部空气经由进气通道及空气进口进入进口烟道4的内部，与其侧壁上设置的进烟进口进入的高温烟气混合燃烧。

本实施例中，传动轴8为刚性轴，外套筒13由耐火浇筑料浇筑而成，或外套筒13由耐火砖加工而成。

也可以将密封装置为设置于外套筒13与进口烟道4的另一端之间的密封塞结构。

本发明实施例提供的活化炉，还包括设置于活化炉窑膛2内的密封挡板16；密封挡板16沿垂直于活化炉窑膛2的窑膛轴线布置且将活化炉窑膛2的窑膛分为进料腔及反应腔；进料仓1的出料口与进料腔连通；产品道5位于反应腔内且其进口端贯穿密封挡板16；出口烟道7贯穿密封挡板16。通过设置密封挡板16，有效确保了物料进入产品道5，确保废气由出口烟道7流出，避免了废气外溢的情况。由于出口烟道7与进料仓1设置于反应腔的同一侧，使得高温烟气与物料逆流，保证了较高的传热效率。

进一步地，密封挡板16位于产品道5附近的结构设置成漏斗状，方便物料顺利落入产品道5中。

如图4及图5所示，进料腔的一端具有收口结构，进料仓1的出料口由收口结构进入进料腔。进料腔的一端(窑膛头部)设置成收口结构，防止了物料(炭化料)从进料腔的端部漏出。

本实施例中，产品道5的数量为多个且沿活化炉窑膛2的周向均匀分布；蒸汽管结构3上具有多个与产品道5一一对应的蒸汽出口。有效提高了回转窑2的物料填充率，也进一步提高了活化工艺得率。

并且，蒸汽管结构3包括蒸汽主管道及多个与蒸汽主管道连接的蒸汽分管道；蒸汽分管道远离蒸汽主管道的一端蒸汽出口。通过上述设置，方便了蒸汽设备向蒸汽管结构输出蒸汽。

本实施例中，蒸汽主管道包括环形管道及设置于环形管道中间的汇总管道，汇总管道相对于环形管道的中心处为可以转动密封连接蒸汽设备的蒸汽出口的连接口，蒸汽分管道为沿蒸汽主管道的周向均匀分布的管道。在产品道5转动时，蒸汽管结构3也一起转动。

本发明还提供了一种活性炭生产系统，包括活化炉，活化炉为如上述任一种活化炉。由于上述活化炉具有上述技术效果，具有上述活化炉的活性炭生产系统也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。

以上对本发明提供的活化炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种活化炉，包括进料仓(1)、活化炉窑膛(2)、进口烟道(4)、出料仓(6)及出口烟道(7)，其特征在于，还包括：

设置于所述活化炉窑膛(2)内的产品道(5)，所述产品道(5)能够围绕所述活化炉窑膛(2)的窑膛轴线转动，所述产品道(5)的进口端与所述进料仓(1)连通，所述产品道(5)的出口端与所述出料仓(6)连通；

蒸汽管结构(3)，所述蒸汽管结构(3)具有向所述产品道(5)输出蒸汽的蒸汽出口；

位于所述活化炉窑膛(2)内且与所述产品道(5)相互独立的烟道膛，所述进口烟道(4)设置于所述烟道膛的进口端，所述出口烟道(7)设置于所述烟道膛的出口端。

2.根据权利要求1所述的活化炉，其特征在于，还包括：

沿所述活化炉窑膛(2)的窑膛轴线设置的传动轴结构，所述产品道(5)与所述传动轴结构通过产品道支撑楞(11)连接；

驱动所述传动轴结构转动的驱动装置(9)。

3.根据权利要求1所述的活化炉，其特征在于，所述进口烟道(4)为圆筒结构，其一端为与所述活化炉窑膛(2)连接的进烟出口，其另一端为进烟进口；

所述传动轴结构为传动轴(8)，所述传动轴(8)的一端伸出所述进口烟道(4)的进烟进口并与所述驱动装置(9)的驱动端传动连接。

4.根据权利要求3所述的活化炉，其特征在于，所述进口烟道(4)上设置有兑空气管(10)；

所述兑空气管(10)上设置有控制其开启及关闭的兑空气阀(11)。

5.根据权利要求1所述的活化炉，其特征在于，所述进口烟道(4)为圆筒结构，其侧壁上设置有进烟进口，其一端为与所述活化炉窑膛(2)连接的进烟出口；

所述传动轴结构包括：

传动轴(8)，所述传动轴(8)的一端伸出所述进口烟道(4)的另一端并与所述驱动装置(9)的驱动端传动连接；

用于密封所述进口烟道(4)的另一端的密封装置。

6.根据权利要求5所述的活化炉，其特征在于，所述传动轴结构还包括：

套设于所述传动轴(8)外部的外套筒(13)，所述传动轴(8)的另一端及所述外套筒(13)的同侧端伸出所述出口烟道(7)，所述外套筒(13)的同侧端为所述外套筒(13)靠近所述传动轴(8)的另一端的端部；

设置于所述外套筒(13)的内壁与所述传动轴(8)的外壁之间的传动轴支撑楞(15)，所述外套筒(13)的内壁与所述传动轴(8)的外壁之间形成供空气进入的进气通道；

所述密封装置包括沿所述传动轴(8)的外壁周向设置的第一密封环(14)及设置于所述进口烟道(4)的另一端的第二密封环(12)，所述第一密封环(14)及所述第二密封环(12)配合密封；

所述外套筒(13)与所述进口烟道(4)之间形成与所述进气通道连通的空气进口。

7.根据权利要求1所述的活化炉，其特征在于，还包括设置于所述活化炉窑膛(2)内的密封挡板(16)；

所述密封挡板(16)沿垂直于所述活化炉窑膛(2)的窑膛轴线布置且将所述活化炉窑膛(2)的窑膛分为进料腔及反应腔；

所述进料仓(1)的出料口与所述进料腔连通；

所述产品道(5)位于所述反应腔内且其进口端贯穿所述密封挡板(16)；

所述出口烟道(7)贯穿所述密封挡板(16)。

8.根据权利要求7所述的活化炉，其特征在于，所述进料腔的一端具有收口结构，所述进料仓(1)的出料口由所述收口结构进入所述进料腔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的活化炉，其特征在于，所述产品道(5)的数量为多个且沿所述活化炉窑膛(2)的周向均匀分布；

所述蒸汽管结构(3)上具有多个与所述产品道(5)一一对应的所述蒸汽出口；

所述蒸汽管结构(3)包括蒸汽主管道及多个与所述蒸汽主管道连接的蒸汽分管道；

所述蒸汽分管道远离所述蒸汽主管道的一端所述蒸汽出口。

10.一种活性炭生产系统，包括活化炉，其特征在于，所述活化炉为如权利要求1-9任一项所述的活化炉。

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