CN112299416B

CN112299416B - 回转活化炉、活性炭生产系统及活性炭生产方法

Info

Publication number: CN112299416B
Application number: CN201910713177.9A
Authority: CN
Inventors: 刘前; 何璐瑶; 周浩宇; 李谦
Original assignee: Zhongye Changtian International Engineering Co Ltd
Current assignee: Zhongye Changtian International Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: CN112299416A

Abstract

本发明提供了一种回转活化炉、活性炭生产系统及活性炭生产方法，回转活化炉包括：回转窑；固定设置于回转窑内的产品道；密封设置于回转窑的一端的密封板，产品道的首端贯穿密封板；与回转窑的一端转动配合的窑头密封罩，窑头密封罩上具有气体出口，产品道的首端与窑头密封罩的内腔连通；与回转窑的另一端转动配合的出料仓，产品道的尾端与出料仓连通；蒸汽输入装置，蒸汽输入装置具有与回转窑的窑膛连通的蒸汽出口及用于与蒸汽设备连接的蒸汽进口，密封板、回转窑的内壁、出料仓的内壁及产品道的外壁围成蒸汽加热流道；驱动回转窑转动的传动装置；进料仓，进料仓的进料端与窑头密封罩的内腔连通。以提高活化工艺得率，提高运行稳定性。

Description

回转活化炉、活性炭生产系统及活性炭生产方法

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、活性炭生产系统及活性炭生产方法。

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位于回转窑膛2的头部，炭化料a通过进料仓1从回转窑膛2的头部装填进回转窑膛2的窑膛11内，形成待活化或活化过程中的物料12；蒸汽c通过设置于回转窑膛2尾部的蒸汽管3通入回转窑膛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从回转窑膛2的尾部送入。回转窑膛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，一部分在回转窑膛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，加热介质大部分为碳化过程生成的炭化尾气，少部分为活化过程自身生成的活化气体。不论是炭化尾气还是活化气体，其中都含有大量焦油，这些粘性很大的焦油在回转活化炉膛壁面凝结后，粘结附近物料，最终在回转窑卸料段形成结圈，导致回转活化炉设备运行稳定性差。

因此，如何提高活化工艺得率，提高运行稳定性，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，以提高活化工艺得率，提高运行稳定性。本发明还提供了一种活性炭生产系统及活性炭生产方法。

一种回转活化炉，包括：

回转窑；

固定设置于所述回转窑内的产品道，所述产品道具有在所述回转窑转动过程中较高的首端及较低的尾端；

密封设置于所述回转窑的一端的密封板，所述产品道的首端贯穿所述密封板；

与所述回转窑的一端转动配合的窑头密封罩，所述窑头密封罩上具有供经过所述产品道的气体流出的气体出口，所述产品道的首端与所述窑头密封罩的内腔连通；

与所述回转窑的另一端转动配合的出料仓，所述产品道的尾端与所述出料仓连通；

蒸汽输入装置，所述蒸汽输入装置具有与所述回转窑的窑膛连通的蒸汽出口及用于与蒸汽设备连接的蒸汽进口，所述密封板、所述回转窑的内壁、所述出料仓的内壁及所述产品道的外壁围成蒸汽加热流道；

驱动所述回转窑转动的传动装置；

进料仓，所述进料仓的进料端与所述窑头密封罩的内腔连通。

可选地，上述回转活化炉中，所述回转窑与窑头密封罩之间设置有动静密封装置；

和/或，所述回转窑与所述出料仓之间设置有动静密封装置。

可选地，上述回转活化炉中，所述蒸汽输入装置为转动设置于所述回转窑的外壁上的蒸汽罩；

所述蒸汽罩上具有蒸汽支管；

所述蒸汽支管朝向所述回转窑的一端具有所述蒸汽出口，所述蒸汽支管远离所述回转窑的一端具有所述蒸汽进口。

可选地，上述回转活化炉中，所述回转窑与所述蒸汽罩之间设置有动静密封装置。

可选地，上述回转活化炉中，还包括用于与所述蒸汽设备连接的蒸汽总管；所述蒸汽支管的数量为多个；多个所述蒸汽支管沿所述蒸汽罩的周向均匀分布；多个所述蒸汽支管的所述蒸汽进口均与所述蒸汽总管连接。

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；

和/或，所述产品道的延伸方向平行于所述回转窑的窑膛轴线。

本发明还提供了一种活性炭生产系统，应用如上述任一项所述的回转活化炉。

可选地，上述活性炭生产系统中，还包括：

与所述气体出口连接的抽气装置；

与所述抽气装置的出气端连接的蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的出气口与所述蒸汽罩的蒸汽进口连接。

可选地，上述活性炭生产系统中，还包括设置于所述蒸汽罩的蒸汽进口与所述蒸汽锅炉的出气口之间，用于带动蒸汽流动的蒸汽加压机。

本发明还提供了一种活性炭生产方法，应用如上任一项所述的活性炭生产系统，包括：

生产蒸汽，提高蒸汽的温度形成高温蒸汽；

启动所述活性炭生产系统，将高温蒸汽输入蒸汽加热流道，对产品道及其内部的物料进行加热，高温蒸汽完成加热并降温为低温蒸汽；

将低温蒸汽通入所述产品道的内部与所述物料进行活化。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的回转活化炉，仅通过蒸汽完成对产品道内的物料的加热及活化反应。在回转活化炉的生产过程中，回转窑转动，带动产品道转动。物料由进料仓送入窑头密封罩的内腔中，在窑头密封罩的内部的物料到达一定高度时，产品道旋转至靠近窑头密封罩的底部时，窑头密封罩的内腔中的物料在重力作用下由产品道的首端进入产品道内，完成产品道装料过程。物料沿产品道缓慢向下运动。此时，蒸汽设备提供的蒸汽经过蒸汽输入装置的蒸汽进口后由蒸汽出口进入回转窑的窑膛，并且沿着密封板、回转窑的内壁、出料仓的内壁及产品道的外壁围成的蒸汽加热流道向出料仓的方向流动，在此流动过程中，高温的蒸汽与产品道的外壁加热，从而实现加热产品道内的物料的作用。并且，流至出料仓或回转窑另一端的蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部与物料发生活化反应，然后进入窑头密封罩中并由气体出口流出。即，产品道内的物料被产品道外的高温蒸汽逐渐加热至活化温度，并与从产品道的尾端进入的蒸汽接触反应，完成活化过程后的物料从产品道的尾端落入出料仓，在出料仓收集后排出。本发明实施例提供的回转活化炉，利用纯净干净的高温蒸汽作为回转活化炉的加热介质，避免了烟气中焦油等高粘性物质在回转回转窑内的聚集，因此能有效降低设备结圈风险，提高了运行稳定性。并且，全程不与氧气接触，完全避免了炭化料的烧损，有效提高了活化工艺得率。

本发明还提供了一种活性炭生产系统及活性炭生产方法，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及应用该活性炭生产系统的活性炭生产方法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为本发明提供的活性炭生产系统的结构示意图；

图5为沿图4中A-A面的剖视图。

具体实施方式

本发明公开了一种回转活化炉，以提高活化工艺得率，提高运行稳定性。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01、窑头密封罩02、蒸汽输入装置、回转窑04、产品道05、传动装置06、出料仓07及密封板12，产品道05固定设置于回转窑04内，产品道05具有在回转窑04转动过程中较高的首端及较低的尾端；密封板12设置于回转窑04的一端，产品道05的首端贯穿密封板12；窑头密封罩02与回转窑04的一端转动配合，窑头密封罩02上具有供经过产品道05的气体流出的气体出口，产品道05的首端与窑头密封罩02的内腔连通；出料仓07与回转窑04的另一端转动配合，产品道05的尾端与出料仓07连通；蒸汽输入装置具有与回转窑04的窑膛连通的蒸汽出口及用于与蒸汽设备连接的蒸汽进口，密封板12、回转窑04的内壁、出料仓07的内壁及产品道05的外壁围成蒸汽加热流道；传动装置06驱动回转窑04转动；进料仓01的进料端与窑头密封罩02的内腔连通。

本发明实施例提供的回转活化炉，仅通过蒸汽完成对产品道05内的物料的加热及活化反应。在回转活化炉的生产过程中，回转窑04转动，带动产品道05转动。物料由进料仓01送入窑头密封罩02的内腔中，在窑头密封罩02的内部的物料到达一定高度时，产品道05旋转至靠近窑头密封罩02的底部时，窑头密封罩02的内腔中的物料在重力作用下由产品道05的首端进入产品道05内，完成产品道05装料过程。物料沿产品道05缓慢向下运动。此时，蒸汽设备提供的蒸汽经过蒸汽输入装置的蒸汽进口后由蒸汽出口进入回转窑04的窑膛，并且沿着密封板12、回转窑04的内壁、出料仓07的内壁及产品道05的外壁围成的蒸汽加热流道向出料仓07的方向流动，在此流动过程中，高温的蒸汽与产品道05的外壁加热，从而实现加热产品道05内的物料的作用。并且，流至出料仓07或回转窑04另一端的蒸汽由产品道05的尾端进入产品道05的内部与物料发生活化反应，然后进入窑头密封罩02中并由气体出口流出。即，产品道05内的物料被产品道05外的高温蒸汽逐渐加热至活化温度，并与从产品道05的尾端进入的蒸汽接触反应，完成活化过程后的物料从产品道05的尾端落入出料仓07，在出料仓07收集后排出。通过使蒸汽由产品道05的尾端进入产品道05的内部，避免了蒸汽接触冷的物料形成冷凝而降低产品道05的透气性。本发明实施例提供的回转活化炉，利用纯净干净的高温蒸汽作为回转活化炉的加热介质，避免了烟气中焦油等高粘性物质在回转回转窑内的聚集，因此能有效降低设备结圈风险，提高了运行稳定性。并且，全程不与氧气接触，完全避免了炭化料的烧损，有效提高了活化工艺得率。

本实施例中，回转窑04倾斜放置，即，其窑膛轴线相对于水平面倾斜。本实施例中，回转窑04的窑膛轴线与水平线之间的夹角为6°±1°，进料仓01设置于回转窑04的高端，出料仓07设置于回转窑04的低端；通过上述设置，确保了产品道05内的物料流动速度需求。

本实施例中，产品道05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04的物料填充率，增大单台设备产能。

为了提高密封效果，回转窑04与窑头密封罩02之间设置有动静密封装置，并且，回转窑04与出料仓07之间设置有动静密封装置。通过上述设置，使得回转窑04在转动过程中仍然保证其与窑头密封罩02及出料仓07的密封效果。

本实施例中，蒸汽输入装置为转动设置于回转窑04的外壁上的蒸汽罩03；蒸汽罩03上具有蒸汽支管11；蒸汽支管11朝向回转窑04的一端具有蒸汽出口，蒸汽支管11远离回转窑04的一端具有蒸汽进口。通过上述设置，有效避免了蒸汽输入装置随着回转窑04转动，也确保了蒸汽输入。

也可以将蒸汽输入装置设置为贯穿密封板12的中心位置的蒸汽管，在回转窑04带动密封板12转动时，蒸汽管固定不动并向回转窑04的内腔输出蒸汽。

进一步地，回转窑04与蒸汽罩03之间设置有动静密封装置。

本发明实施例提供的回转活化炉，还包括用于与蒸汽设备连接的蒸汽总管；蒸汽支管11的数量为多个；多个蒸汽支管11沿蒸汽罩03的周向均匀分布；多个蒸汽支管11的蒸汽进口均与蒸汽总管连接。通过上述设置，使得蒸汽经蒸汽总管并由多个蒸汽支管11向回转窑04的内腔均匀提供蒸汽，有效确保了蒸汽分布的均匀程度。

本实施例中，产品道05的数量为多个且沿回转窑04的周向均匀分布。通过上述设置，有效提高了回转窑04的物料填充率，进一步提高了活化工艺得率。

优选地，产品道05的延伸方向平行于回转窑04的窑膛轴线。即，在回转窑04转动过程中，产品道05自身的倾斜程度不发生改变，从而使得物料匀速沿产品道05流动，确保了加热及活化工艺的均匀效果。

本发明实施例还提供了一种活性炭生产系统，应用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。

本发明实施例提供的活性炭生产系统，还包括与气体出口连接的抽气装置09。通过抽气装置09经过气体出口对窑头密封罩02内部进行抽气，使得窑头密封罩02内产生一定的负压，使在产品道05外部完成一次换热的蒸汽在负压的作用下从产品道05的尾端进入产品道05内，作为活化气体参与物料的活化反应。并且，反应生成的H₂及CO等活化尾气通过抽气装置09抽出。并且，物料(活化炉原料)中一般含有少量粉状物料，装料过程中由于物料强度关系，也会造成一部分颗粒状的物料粉化成粉状物料，这些粉状物料进入产品道05内会大幅降低产品道05的透气性，导致产品道05堵塞。通过抽气装置09抽气使得窑头密封罩02内产生负压，使得在装料过程中的粉状物料由气体出口被抽气装置09抽出窑头密封罩02，有效避免了粉状物料进入产品道05中而造成堵塞。

本实施例中，抽气装置09优选为抽风机。

为了提高循环效果及物料利用率，活性炭生产系统还包括与抽气装置09的出气端连接的蒸汽锅炉10，蒸汽锅炉10的出气口与蒸汽罩03的蒸汽进口连接。粉状物料由气体出口被抽气装置09抽出窑头密封罩02后直接进入蒸汽锅炉10，通过燃烧为蒸汽锅炉供热，产生蒸汽的同时，避免了资源浪费。

更进一步地，活性炭生产系统还包括设置于蒸汽罩03的蒸汽进口与蒸汽锅炉10的出气口之间，用于带动蒸汽流动的蒸汽加压机08。

蒸汽锅炉10内产生的高温蒸汽经蒸汽加压机08加压升温至工艺温度(约1000℃)后，通过蒸汽罩03上的蒸汽支管11送入回转窑04内。

也可以采用其他设备对蒸汽进行升温操作，在此不再详细说明且均在保护范围之内。

为了避免热量浪费，蒸汽罩03与蒸汽加压机08之间由保温管道连接。也可以使蒸汽锅炉10与蒸汽加压机08之间由保温管道连接。

本发明实施例还提供了一种活性炭生产方法，应用如上述任一种活性炭生产系统，包括：

生产蒸汽，提高蒸汽的温度形成高温蒸汽；

本实施例中，优选蒸汽加压机08通过加压方式使得蒸汽升温为高温蒸汽(约1000℃)

启动活性炭生产系统，将高温蒸汽输入蒸汽加热流道，对产品道05及其内部的物料进行加热，高温蒸汽完成加热并降温为低温蒸汽；

将低温蒸汽通入产品道05的内部与所述物料进行活化。

本发明实施例提供的活性炭生产方法，利用纯净干净的高温蒸汽作为回转活化炉的加热介质，避免了烟气中焦油等高粘性物质在回转回转窑内的聚集，因此能有效降低设备结圈风险，提高了运行稳定性。并且，全程不与氧气接触，完全避免了炭化料的烧损，有效提高了活化工艺得率。

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

1.一种回转活化炉，其特征在于，包括：

回转窑（04）；

固定设置于所述回转窑（04）内的产品道（05），所述产品道（05）具有在所述回转窑（04）转动过程中较高的首端及较低的尾端；

密封设置于所述回转窑（04）的一端的密封板（12），所述产品道（05）的首端贯穿所述密封板（12）；

与所述回转窑（04）的一端转动配合的窑头密封罩（02），所述窑头密封罩（02）上具有供经过所述产品道（05）的气体流出的气体出口，所述产品道（05）的首端与所述窑头密封罩（02）的内腔连通；

与所述回转窑（04）的另一端转动配合的出料仓（07），所述产品道（05）的尾端与所述出料仓（07）连通；

蒸汽输入装置，所述蒸汽输入装置具有与所述回转窑（04）的窑膛连通的蒸汽出口及用于与蒸汽设备连接的蒸汽进口，所述密封板（12）、所述回转窑（04）的内壁、所述出料仓（07）的内壁及所述产品道（05）的外壁围成蒸汽加热流道；所述蒸汽设备提供的蒸汽经过所述蒸汽输入装置的蒸汽进口后由蒸汽出口进入所述回转窑（04）的窑膛，并且沿着所述密封板（12）、所述回转窑（04）的内壁、所述出料仓（07）的内壁及所述产品道（05）的外壁围成的蒸汽加热流道向所述出料仓（07）的方向流动，在此流动过程中，高温的蒸汽与所述产品道（05）的外壁加热，从而实现加热所述产品道（05）内的物料的作用；并且，流至所述出料仓（07）或所述回转窑（04）另一端的蒸汽由所述产品道（05）的尾端进入所述产品道（05）的内部与物料发生活化反应，然后进入所述窑头密封罩（02）中并由气体出口流出；

驱动所述回转窑（04）转动的传动装置（06）；

进料仓（01），所述进料仓（01）的进料端与所述窑头密封罩（02）的内腔连通。

2.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（04）与窑头密封罩（02）之间设置有动静密封装置；

和/或，所述回转窑（04）与所述出料仓（07）之间设置有动静密封装置。

3.根据权利要求1所述的回转活化炉，其特征在于，所述蒸汽输入装置为转动设置于所述回转窑（04）的外壁上的蒸汽罩（03）；

所述蒸汽罩（03）上具有蒸汽支管（11）；

所述蒸汽支管（11）朝向所述回转窑（04）的一端具有所述蒸汽出口，所述蒸汽支管（11）远离所述回转窑（04）的一端具有所述蒸汽进口。

4.根据权利要求3所述的回转活化炉，其特征在于，所述回转窑（04）与所述蒸汽罩（03）之间设置有动静密封装置。

5.根据权利要求3所述的回转活化炉，其特征在于，还包括用于与所述蒸汽设备连接的蒸汽总管；所述蒸汽支管（11）的数量为多个；多个所述蒸汽支管（11）沿所述蒸汽罩（03）的周向均匀分布；多个所述蒸汽支管（11）的所述蒸汽进口均与所述蒸汽总管连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的回转活化炉，其特征在于，所述产品道（05）的数量为多个且沿所述回转窑（04）的周向均匀分布；

和/或，所述产品道（05）的延伸方向平行于所述回转窑（04）的窑膛轴线。

7.一种活性炭生产系统，其特征在于，应用如权利要求1-6任一项所述的回转活化炉。

8.根据权利要求7所述的活性炭生产系统，其特征在于，所述蒸汽输入装置为转动设置于所述回转窑（04）的外壁上的蒸汽罩（03）；

所述蒸汽罩（03）上具有蒸汽支管（11）；

所述蒸汽支管（11）朝向所述回转窑（04）的一端具有所述蒸汽出口，所述蒸汽支管（11）远离所述回转窑（04）的一端具有所述蒸汽进口；

还包括：

与所述气体出口连接的抽气装置（09）；

与所述抽气装置（09）的出气端连接的蒸汽锅炉（10），所述蒸汽锅炉（10）的出气口与所述蒸汽罩（03）的蒸汽进口连接。

9.根据权利要求8所述的活性炭生产系统，其特征在于，

还包括设置于所述蒸汽罩（03）的蒸汽进口与所述蒸汽锅炉（10）的出气口之间，用于带动蒸汽流动的蒸汽加压机（08）。

10.一种活性炭生产方法，其特征在于，应用如权利要求7-9任一项所述的活性炭生产系统，包括：

生产蒸汽，提高蒸汽的温度形成高温蒸汽；

启动所述活性炭生产系统，将高温蒸汽输入蒸汽加热流道，对产品道（05）及其内部的物料进行加热，高温蒸汽完成加热并降温为低温蒸汽；

将低温蒸汽通入所述产品道（05）的内部与所述物料进行活化。