CN112390255A - 活化竖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竖炉及具有其的活性炭生产系统，活化竖炉包括进料仓、炉体、入口烟道、出料仓及出口烟道，还包括：设置于所述炉体内的产品道，所述产品道为仅具有进口及出口的封闭管道，所述产品道的进口与所述进料仓连通，所述产品道的出口与所述出料仓连通；蒸汽管，所述蒸汽管具有向所述产品道输出蒸汽的蒸汽出口；位于所述炉体内且与所述产品道相互独立的烟道膛，所述入口烟道与所述烟道膛的进口端连接，所述出口烟道与所述烟道膛的出口端连接。本发明提供的活化竖炉，避免了炭化料烧损情况，提高了活化工艺得率。

Description

活化竖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，特别涉及一种活化竖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。

活化竖炉是目前使用较广泛的活性炭活化设备。如图1所示，活化竖炉主要由外部的炉体02和内部的产品道03组成，物料在产品道03内完成活化过程。其中，活化竖炉的产品道03采用耐火材料整体砌筑成型，产品道03壁面上设置有由砌砖组成的孔洞，高温烟气等加热介质d和蒸汽等活化气体e由入口烟道05进入炉体02内，并通过孔洞进入产品道03；物料由进料仓01进入产品道03，并且，在物料沿产品道03向下移动的过程中，逐渐升温至活化温度，与从孔洞进来的活化气体e发生反应，完成活化过程。反应生成的活性炭成品c在出料仓04收集后从炉底排出，产生的尾气b从出口烟道06排出。但是，在该结构活化竖炉中，加热介质d(高温烟气)和物料(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。

因此，如何避免物料烧损严重，提高活化工艺的产品得率，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竖炉，以避免物料烧损严重，提高活化工艺的产品得率。本发明还提供了一种活性炭生产系统。

一种活化竖炉，包括进料仓、炉体、入口烟道、出料仓及出口烟道，还包括：

设置于所述炉体内的产品道，所述产品道为仅具有进口及出口的封闭管道，所述产品道的进口与所述进料仓连通，所述产品道的出口与所述出料仓连通；

蒸汽管，所述蒸汽管具有向所述产品道输出蒸汽的蒸汽出口；

位于所述炉体内且与所述产品道相互独立的烟道膛，所述入口烟道与所述烟道膛的进口端连接，所述出口烟道与所述烟道膛的出口端连接。

可选地，上述活化竖炉中，所述产品道的数量为多个且沿所述炉体的周向均匀分布；

所述蒸汽管的数量为多个且与所述产品道一一对应设置。

可选地，上述活化竖炉中，所述产品道为螺旋形产品道；

所述产品道沿所述炉体的轴线方向螺旋设置。

可选地，上述活化竖炉中，所述炉体内具有多个折流板，所述折流板具有与所述炉体的内壁连接的连接端及与所述炉体的内壁之间存在间隙的间隙端；

多个所述折流板将所述炉体的内腔进行分隔并形成所述烟道膛。

可选地，上述活化竖炉中，所述折流板沿垂直于所述炉体的轴线布置；

或，所述折流板上设置有供所述产品道贯穿的通孔。

可选地，上述活化竖炉中，所述蒸汽管设置于所述炉体装配所述进料仓的一端；

所述蒸汽管的蒸汽进口穿出所述进料仓。

可选地，上述活化竖炉中，所述产品道由多个管段可拆卸地连接而成。

可选地，上述活化竖炉中，相邻两个所述管段中，一个所述管段的一端套设于另一个所述管段的另一端中；

所述管段包括：

管体；

设置于所述管体的一端的外壁上的外凸结构；

可拆卸地设置于所述管体的另一端的内壁中活动阻挡件，所述活动阻挡件与所述外凸结构配合定位；

锁止所述活动阻挡件与所述管体的固定件。

可选地，上述活化竖炉中，相邻两个所述管段分别为直径较大的外管段及直径较小的内管段；所述内管段套设于所述外管段内；

或，所述管段为锥形管段，其具有大端及小端；相邻两个所述管段中的一个所述管段的小端套设于另一个所述管段的大端内。

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

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的活化竖炉，在活化竖炉的生产过程中，物料进入进料仓并由产品道的进口端进入。蒸汽管向产品道输出蒸汽，而高温烟气通过入口烟道进入炉体内。由于产品道与炉体内的烟道膛相互独立，使得高温烟气进入炉体的烟道膛后，仅对产品道内的物料和蒸汽供热，并不与产品道内的物料直接接触。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。高温烟气在烟道膛内燃烧放热后产生的废气从出口烟道抽出。本发明提供的活化竖炉，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。

本发明还提供了一种活性炭生产系统，由于上述活化竖炉具有上述技术效果，具有上述活化竖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为本发明提供的一种活化竖炉的主视结构示意图；

图3为本发明提供的一种活化竖炉的截面结构示意图；

图4为本发明提供的产品道的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种活化竖炉，以避免物料烧损严重，提高活化工艺的产品得率。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2及图3，本发明实施例提供了一种活化竖炉，包括进料仓01、炉体02、入口烟道06、出料仓03及出口烟道07，还包括蒸汽管08、设置于炉体02内的产品道04及位于炉体02内且与产品道04相互独立的烟道膛，产品道04为仅具有进口及出口的封闭管道，产品道04的进口与进料仓01连通，产品道04的出口与出料仓03连通；蒸汽管08具有向产品道04输出蒸汽的蒸汽出口；入口烟道06与烟道膛的进口端连接，出口烟道07与烟道膛的出口端连接。

本发明实施例提供的活化竖炉，在活化竖炉的生产过程中，物料进入进料仓01并由产品道04的进口端进入。蒸汽管08向产品道04输出蒸汽，而高温烟气通过入口烟道06进入炉体02内。由于产品道04与炉体02内的烟道膛相互独立，使得高温烟气进入炉体02的烟道膛后，仅对产品道04内的物料和蒸汽供热，并不与产品道04内的物料直接接触。物料沿产品道04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04尾部落入出料仓03，在出料仓03集中后排出。高温烟气在烟道膛内燃烧放热后产生的废气从出口烟道07抽出。本发明实施例提供的活化竖炉，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；并且，蒸汽直接穿透产品道04的物料，增大了设备产能，从而可以有效提高活化工艺得率。

优选地，产品道04的横截面为圆形，从而有效提高了蒸汽在产品道04内的均匀分布程度，提高了产品道04的物料填充率，从而提高了物料填充率，进一步增大了设备的产能。

本实施例中，产品道04的数量为多个且沿炉体02的周向均匀分布；蒸汽管08的数量为多个且与产品道04一一对应设置。优选地，蒸汽管08穿入产品道04中，即，蒸汽管08穿入进料仓01中。

更进一步地，产品道04为螺旋形产品道；产品道04沿炉体02的轴线方向螺旋设置。通过将产品道04设置为螺旋形产品道，使得在有限的炉体02高度范围内，提高了产品道04传递物料的路径，进而提高了物料在炉体02内的时间，确保了蒸汽与物料的充分接触，也确保了高温烟气对蒸汽与物料的充分加热操作，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。

如图1所示，在现有的活化竖炉中，入口烟道05及出口烟道06分别位于炉体02的两侧，高温烟气由入口烟道05进入炉体02中，经过热交换后由出口烟道06流出。这就使得炉体02靠近入口烟道05的一侧为高温侧，而靠近出口烟道06的一侧为低温侧。现有的产品道03为直管结构，多个产品道03不可避免的分布在高温侧及低温侧，使得多个产品道03内的物料温度不同。

因此，为了解决上述技术问题，如图2所示，将产品道04设置为螺旋形产品道；产品道04沿炉体02的轴线方向螺旋设置。在本实施例中，高温烟气由入口烟道06进入炉体02中，经过热交换后由出口烟道07流出。这就使得炉体02靠近入口烟道06的一侧为高温侧，而靠近出口烟道07的一侧为低温侧。由于螺旋形产品道沿炉体02的轴线方向螺旋设置，使得单个产品道04即可分散在炉体02的高温侧及低温侧，有效缩短了多个产品道03内的物料之间的温度差，提高了物料的反应均匀程度，进一步提高了产品的质量。

本实施例中，炉体02内具有多个折流板05，折流板05具有与炉体02的内壁连接的连接端及与炉体02的内壁之间存在间隙的间隙端；多个折流板05将炉体02的内腔进行分隔并形成烟道膛。通过设置折流板05，延长了烟道膛的路径，确保了高温烟气对产品道04内物料的加热操作。

为了尽可能增加烟道膛的长度，折流板05沿垂直于炉体02的轴线布置。也可以使折流板05倾斜设置，使得折流板05与炉体02的轴线之间形成锐角夹角。

本实施例中，在炉体02的内壁的同一侧，多个折流板05的连接端及其间隙端交叉设置。即，使得烟道膛形成蛇形结构，进一步增加了烟道膛的长度，也可以使得烟道膛内的烟气顺畅流动。

进一步地，折流板05上设置有供产品道04贯穿的通孔。通过上述设置，使得产品道04贯穿折流板05。也可以不在折流板05上设置通孔，产品道04可以位于折流板05与炉体02的内壁之间的间隙中。

本实施例中，折流板05可以为方形板、圆形板或月牙形板，仅需确保其引导烟气沿多个折流板05将炉体02的内腔分隔形成的烟道膛形成曲折结构即可，确保了高温烟气与产品道04的有效接触。

为了提高蒸汽与物料的接触时间，蒸汽管08设置于炉体02装配进料仓01的一端；蒸汽管08的蒸汽进口穿出进料仓01。即，蒸汽管08位于产品道04的进口端，以便于使得蒸汽与物料在产品道04内的流向相同，提高了蒸汽与物料的接触时间。

为了便于维修及维护，产品道04由多个管段可拆卸地连接而成。在物料活化过程中，会析出焦油等粘结性非常强的物质，极易粘结在产品道04的壁面上，导致产品道04结瘤堵塞。为了避免整个更换产品道04而造成的拆装不变，产品道04由多个管段可拆卸地连接而成。通过上述设置，仅需对堵塞的管段进行拆卸并更换即可，方便了维修及维护；节省了产品道04更换的成本，进一步降低了维修维护的成本。

并且，在产品道04为螺旋形产品道的实施例中，通过将产品道04设置为由多个管段可拆卸地连接而成的结构，也方便了将产品道04相对于炉体02的拆装操作。

如图4所示，产品道04由多个管段组成；相邻两个管段中，一个管段的一端套设于另一个管段的另一端中；管段包括管体041、设置于管体041的一端的外壁上的外凸结构042、可拆卸地设置于管体041的另一端的内壁中活动阻挡件043及锁止活动阻挡件043与管体041的固定件044。活动阻挡件043与外凸结构042配合定位。

本实施例中，外凸结构042为L形挂钩，L形挂钩的开口朝上。活动阻挡件043为能够套设于另一个管段的管体041外侧的环形结构，活动阻挡件043朝向管体041内部的一面为用于与另一个管段的外凸结构042(L形挂钩)凹凸配合的凹槽结构。通过上述设置，提高了相邻两个管段的连接稳定性。也可以设置为平面结构，在此不再一一累述。

固定件044可以为插销，通过贯穿管体041并与活动阻挡件043插接配合，完成了活动阻挡件043与管体041的锁止操作。也可以设置螺栓或卡扣等结构连接，在此不再详细说明。

在一种实施例中，相邻两个管段分别为直径较大的外管段及直径较小的内管段；内管段套设于外管段内。即，由多个管段组成的产品道的管径为变化结构(逐渐增大或逐渐减小)。方便了加工及拆装操作。

为了避免产品道的管径变化过多而影响物料移动，在另一种实施例中，管段为锥形管段，其具有大端及小端；相邻两个管段中的一个管段的小端套设于另一个管段的大端内。

可以理解的是，由于产品道为封闭管道，因此，可以采用金属管道制作，其壁厚较薄，即使设置为上述两种实施例中的连接结构，对内部传输物料影响较小。

当然，也可以直接采用相同直径的管段进行连接，在管段的两端设置连接法兰即可。

本发明实施例还提供了一种活性炭生产系统，包括活化竖炉，活化竖炉为如上述任一种活化竖炉。由于上述活化竖炉具有上述技术效果，具有上述活化竖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。

为了提高自动运输效果，本发明实施例提供的活性炭生产系统，还包括设置于活化竖炉下方且与出料仓03的出口对应设置的成品输送带09。

以上对本发明提供的活化竖炉进行了详细介绍。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)

1.一种活化竖炉，包括进料仓(01)、炉体(02)、入口烟道(06)、出料仓(03)及出口烟道(07)，其特征在于，还包括：

设置于所述炉体(02)内的产品道(04)，所述产品道(04)为仅具有进口及出口的封闭管道，所述产品道(04)的进口与所述进料仓(01)连通，所述产品道(04)的出口与所述出料仓(03)连通；

蒸汽管(08)，所述蒸汽管(08)具有向所述产品道(04)输出蒸汽的蒸汽出口；

位于所述炉体(02)内且与所述产品道(04)相互独立的烟道膛，所述入口烟道(06)与所述烟道膛的进口端连接，所述出口烟道(07)与所述烟道膛的出口端连接。

2.根据权利要求1所述的活化竖炉，其特征在于，所述产品道(04)的数量为多个且沿所述炉体(02)的周向均匀分布；

所述蒸汽管(08)的数量为多个且与所述产品道(04)一一对应设置。

3.根据权利要求1所述的活化竖炉，其特征在于，所述产品道(04)为螺旋形产品道；

所述产品道(04)沿所述炉体(02)的轴线方向螺旋设置。

4.根据权利要求1所述的活化竖炉，其特征在于，所述炉体(02)内具有多个折流板(05)，所述折流板(05)具有与所述炉体(02)的内壁连接的连接端及与所述炉体(02)的内壁之间存在间隙的间隙端；

多个所述折流板(05)将所述炉体(02)的内腔进行分隔并形成所述烟道膛。

5.根据权利要求4所述的活化竖炉，其特征在于，所述折流板(05)沿垂直于所述炉体(02)的轴线布置；

或，所述折流板(05)上设置有供所述产品道(04)贯穿的通孔。

6.根据权利要求4所述的活化竖炉，其特征在于，所述蒸汽管(08)设置于所述炉体(02)装配所述进料仓(01)的一端；

所述蒸汽管(08)的蒸汽进口穿出所述进料仓(01)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的活化竖炉，其特征在于，所述产品道(04)由多个管段可拆卸地连接而成。

8.根据权利要求7所述的活化竖炉，其特征在于，相邻两个所述管段中，一个所述管段的一端套设于另一个所述管段的另一端中；

所述管段包括：

管体(041)；

设置于所述管体(041)的一端的外壁上的外凸结构(042)；

可拆卸地设置于所述管体(041)的另一端的内壁中活动阻挡件(043)，所述活动阻挡件(043)与所述外凸结构(042)配合定位；

锁止所述活动阻挡件(043)与所述管体(041)的固定件(044)。

9.根据权利要求8所述的活化竖炉，其特征在于，相邻两个所述管段分别为直径较大的外管段及直径较小的内管段；所述内管段套设于所述外管段内；

或，所述管段为锥形管段，其具有大端及小端；相邻两个所述管段中的一个所述管段的小端套设于另一个所述管段的大端内。

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

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