CN112299413B - 回转活化炉及具有其的活性炭生产系统 - Google Patents

回转活化炉及具有其的活性炭生产系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种回转活化炉及活性炭生产系统，回转活化炉包括进料仓(1)、回转窑(2)、进口烟道(4)、出料仓(6)及出口烟道(7)，还包括：设置于所述回转窑(2)内的产品道(5)，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；位于所述回转窑(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。本发明提供的回转活化炉，避免了炭化料烧损情况，提高了活化工艺得率及产品质量。

Description

回转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，特别涉及一种回转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位于回转窑2的头部，炭化料a通过进料仓1从回转窑2的头部装填进回转窑2的窑膛11内，形成待活化或活化过程中的物料12；蒸汽c通过设置于回转窑2尾部的蒸汽管3通入回转窑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从回转窑2的尾部送入。回转窑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，一部分在回转窑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，回转窑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，本发明提供了一种回转活化炉，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及生产方法。
一种回转活化炉，包括进料仓、回转窑、进口烟道、出料仓及出口烟道，还包括：
设置于所述回转窑内的产品道，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；
位于所述回转窑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，上述回转活化炉中，所述产品道的数量为多个且沿所述回转窑的周向均匀分布；
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。
可选地，上述回转活化炉中，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；
多个所述蒸汽分管道远离所述蒸汽主管道的一端为所述蒸汽出口。
可选地，上述回转活化炉中，所述蒸汽分管道具有所述蒸汽出口的一端伸入所述产品道。
可选地，上述回转活化炉中，还包括设置于所述回转窑内的密封挡板；
所述密封挡板沿垂直于所述回转窑的窑膛轴线布置且将所述回转窑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，上述回转活化炉中，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，上述回转活化炉中，所述蒸汽管结构设置于所述回转窑装配所述进料仓的一端；
所述密封挡板上设置有能够连通所述蒸汽出口与所述产品道的通孔。
可选地，上述回转活化炉中，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，上述回转活化炉中，所述回转窑的窑膛轴线与水平线之间的夹角为6°±1°，所述进料仓设置于所述回转窑的高端，所述出料仓设置于所述回转窑的低端；
和/或，带动所述回转窑沿其窑膛轴线转动的传动装置。
本发明还提供了一种活性炭生产系统，包括回转活化炉，所述回转活化炉为如上述任一项所述的回转活化炉。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的回转活化炉，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回转窑连接的进口烟道进入回转窑的窑膛内，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。高温烟气在回转窑的窑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回转活化炉，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回转窑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，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，由于上述回转活化炉具有上述技术效果，具有上述回转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回转活化炉的主视结构示意图；
图3为现有技术中的一种回转活化炉的截面结构示意图；
图4为本发明提供的回转活化炉的结构示意图；
图5为沿图4中A方向的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种回转活化炉，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。
请参考图4及图5，本发明实施例提供了一种回转活化炉，包括进料仓1、回转窑2、进口烟道4、出料仓6及出口烟道7，还包括：设置于回转窑2内的产品道5，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；位于回转窑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。
本发明实施例提供的回转活化炉，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从与回转窑2连接的进口烟道4进入回转窑2的窑膛内，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。高温烟气在回转窑2的窑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回转活化炉，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回转窑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，确保了活化程度及活化均匀度，有效提高了产品质量。
本实施例中，物料(炭化料)经过进料仓1首先落入回转窑2的头部。回转窑2沿其窑膛轴线转动，当产品道5转动到较低位置时，回转窑2的头部堆积的物料在重力作用下落入产品道5内。
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，确保回转窑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，进入回转窑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的一端伸入回转窑2中，进口烟道4的外壁与回转窑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。
本实施例中，产品道5的数量为多个且沿回转窑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。通过上述设置，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。
进一步地，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；多个蒸汽分管道远离蒸汽主管道的一端为蒸汽出口。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。在回转窑2转动时，蒸汽管结构3也一起转动。
进一步地，蒸汽分管道具有蒸汽出口的一端伸入产品道5。通过上述设置，确保了蒸汽进入产品道5中，避免蒸汽外溢及浪费。
本发明实施例提供的回转活化炉，还包括设置于回转窑2内的密封挡板9；密封挡板9沿垂直于回转窑2的窑膛轴线布置且将回转窑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9；出口烟道7贯穿密封挡板9。通过设置密封挡板9，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9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。
蒸汽管结构3设置于回转窑2装配进料仓1的一端；密封挡板9上设置有能够连通蒸汽出口与产品道5的通孔。通过上述设置，方便了蒸汽管结构3的设置，也使得蒸汽与物料沿同一方向运动，有效提高了物料与蒸汽的接触时间，进一步提高了活化工艺得率。
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向回转窑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。
本实施例中，回转窑2的窑膛轴线与水平线之间的夹角为6°±1°，进料仓1设置于回转窑2的高端，出料仓6设置于回转窑2的低端；通过上述设置，确保了物料流动速度需求。
本实施例中，传动装置8带动回转窑2沿其窑膛轴线转动。也可以设置其他传动装置，使得回转窑2在转动时，存在沿其径向的跳动。传动装置8的传动轮等部件与回转窑2的外壁接触。
本发明还提供了一种活性炭生产系统，包括回转活化炉，回转活化炉为如上述任一种回转活化炉。由于上述回转活化炉具有上述技术效果，具有上述回转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回转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)

1.一种回转活化炉，包括进料仓(1)、回转窑(2)、进口烟道(4)、出料仓(6)及出口烟道(7)，其特征在于，还包括：
设置于所述回转窑(2)内的产品道(5)，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；
位于所述回转窑(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，高温烟气通过所述进口烟道(4)进入所述回转窑(2)的窑膛内，为所述产品道(5)内的物料和蒸汽供热。
2.根据权利要求1所述的回转活化炉，其特征在于，所述产品道(5)的数量为多个且沿所述回转窑(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。
3.根据权利要求2所述的回转活化炉，其特征在于，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；
多个所述蒸汽分管道远离所述蒸汽主管道的一端为所述蒸汽出口。
4.根据权利要求3所述的回转活化炉，其特征在于，所述蒸汽分管道具有所述蒸汽出口的一端伸入所述产品道(5)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的回转活化炉，其特征在于，还包括设置于所述回转窑(2)内的密封挡板(9)；
所述密封挡板(9)沿垂直于所述回转窑(2)的窑膛轴线布置且将所述回转窑(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(9)；
所述出口烟道(7)贯穿所述密封挡板(9)。
6.根据权利要求5所述的回转活化炉，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。
7.根据权利要求5所述的回转活化炉，其特征在于，所述蒸汽管结构(3)设置于所述回转窑(2)装配所述进料仓(1)的一端；
所述密封挡板(9)上设置有能够连通所述蒸汽出口与所述产品道(5)的通孔。
8.根据权利要求1所述的回转活化炉，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)。
9.根据权利要求1所述的回转活化炉，其特征在于，所述回转窑(2)的窑膛轴线与水平线之间的夹角为6°±1°，所述进料仓(1)设置于所述回转窑(2)的高端，所述出料仓(6)设置于所述回转窑(2)的低端；
和/或，带动所述回转窑(2)沿其窑膛轴线转动的传动装置(8)。
10.一种活性炭生产系统，包括回转活化炉，其特征在于，所述回转活化炉为如权利要求1-9任一项所述的回转活化炉。
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