CN113247896A - 活性炭活化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是活性炭材料制备领域，具体是一种活性炭活化装置，上述活性炭活化装置，包括：活化炉和传输装置；传输装置铺设在活化炉内部，传输装置用于运输携带有活化原料的容器；活化炉包括：活化区，活化区设置有燃烧装置，燃烧装置用于产生烟气加热活化原料。通过传输装置将携带有活化原料的容器运输至活化炉中进行活化，保证了活化反应的持续进行，避免间断生产，提高了生产效率。具体的，活化炉包括活化区，活化区中设置有燃烧装置，通过燃烧装置产生高温烟气来加热活化原料，通过高温烟气使得活化反应中产生的钾蒸汽发生氧化反应，变为氧化钾，避免了大量钾蒸汽的外溢，有效的处理了钾蒸汽，保护了环境，消除了安全隐患。

Description

活性炭活化装置

技术领域

本发明涉及的是活性炭材料制备领域，具体是一种活性炭活化装置。

背景技术

活性炭电极材料作为超级电容器关键核心部分，成本占据总成本的30％以上，其性能的优劣对于超级电容器有着重要影响。目前商用活性炭主要采用KOH活化方法进行制备，所得的活性炭具有高比表面积、微孔发达等特点。然而现有的KOH活化装置制备活性炭的过程中会产生大量钾蒸汽，无法有效的处理，对环境造成破坏，并存在安全隐患的问题，因此发明一种能够有效的减少钾蒸汽排放的活性炭活化装置很有必要。

发明内容

本发明实施例旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明实施例的目的在于提供一种活性炭活化装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种活性炭活化装置，其特征在于，包括：活化炉和传输装置；

传输装置铺设在活化炉内部，传输装置用于运输携带有活化原料的容器；

活化炉包括：活化区，活化区设置有燃烧装置，燃烧装置用于产生烟气加热活化原料。

另外，本发明实施例提供的上述技术方案中的活性炭活化装置还可以具有如下附加技术特征：

在本发明的一个技术方案中，活化炉还包括：预热区和冷却区；

活化区的一端与预热区连接，活化区的另一端与冷却区连接，且预热区位于传输装置的起始端；活化区与预热区的连接处设置有第一闸门；活化区与冷却区的连接处设置有第二闸门；预热区、活化区和冷却区均设置有排气口；传输装置铺设在预热区、活化区和冷却区内部。

在本发明的一个技术方案中，燃烧装置设置于活化区靠近冷却区的区域。

在本发明的一个技术方案中，活化区还包括：活化区测温装置；

活化区测温装置分别设置在活化区靠近冷却区和活化区靠近预热区的两端。

在本发明的一个技术方案中，燃烧装置包括：燃烧室、天然气喷入口、空气喷入口和燃烧室测温装置；

天然气喷入口和空气喷入口设置于燃烧室远离活化区的一侧；燃烧室测温装置设置在燃烧室的上部。

在本发明的一个技术方案中，燃烧装置还包括：折流板；

折流板设置在燃烧室靠近活化区的一侧；折流板用于改变燃烧装置产生的烟气流向活化区的方向。

在本发明的一个技术方案中，排气口为负压排气口；

预热区的排气口设置在预热区的顶部；冷却区的排气口设置在冷却区的顶部；活化区的排气口设置在活化区靠近预热区的底部。

在本发明的一个技术方案中，传输装置包括：辊轮、链条、电机和支撑装置；

支撑装置的一端连接于活化炉的底部，支撑装置的另一端连接于辊轮；电机设置在预热区的入口处；辊轮之间采用链条连接。

在本发明的一个技术方案中，活化区的辊轮采用分段式辊轮；

每个分段式辊轮预留有空隙；所有空隙形成气体通道；气体通道用于燃烧室产生的烟气从活化区的底部通过。

在本发明的一个技术方案中，容器包括：第一坩埚和第二坩埚；

第二坩埚套设于第一坩埚，且第一坩埚和第二坩埚之间形成填充空间；第一坩埚用于装载活化原料；填充空间用于填充碳质物料。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明提供了一种活性炭活化装置，上述活性炭活化装置由活化炉和传输装置构成，其中，传输装置铺设在活化炉的内部，通过传输装置将携带有活化原料的容器运输至活化炉中进行活化，保证了活化反应的持续进行，避免间断生产，提高了生产效率。具体的，活化炉包括活化区，活化区中设置有燃烧装置，通过燃烧装置产生高温烟气来加热活化原料，通过高温烟气使得活化反应中产生的钾蒸汽发生氧化反应，变为氧化钾，避免了大量钾蒸汽的外溢，有效的处理了钾蒸汽，保护了环境，消除了安全隐患。

本发明所述的活性炭活化装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例提供的活性炭活化装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例提供的活性炭活化装置的一个方向的剖视图；

图3示出了根据本发明的一个实施例提供的活性炭活化装置的另一个方向的剖视图；

图4示出了根据本发明的一个实施例提供的活性炭活化装置的烟气流向示意图。

其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100活化炉，110活化区，112燃烧装置，1122燃烧室，

1124天然气喷入口，1125空气喷入口，1126燃烧室测温装置，

1128折流板，114活化区测温装置，116第一闸门，120预热区，

122第二闸门，130冷却区，140排气口，150空气通道，

200传输装置，210辊轮，212分段式辊轮，300容器。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供了一种活性炭活化装置，其特征在于，包括：活化炉100和传输装置200；传输装置200铺设在活化炉100内部，传输装置200用于运输携带有活化原料的容器300；活化炉100包括：活化区110，活化区110设置有燃烧装置112，燃烧装置112用于产生烟气加热活化原料。

在该实施例中，上述活性炭活化装置由活化炉100和传输装置200构成，其中，传输装置200铺设在活化炉100的内部，通过传输装置200将携带有活化原料的容器300运输至活化炉100中进行活化，保证了活化反应的持续进行，避免间断生产，提高了生产效率，实现大批量、高效化的生产。具体的，活化炉100包括活化区110，活化区110中设置有燃烧装置112，通过燃烧装置112产生高温烟气来加热活化原料，通过高温烟气使得活化反应中产生的钾蒸汽发生氧化反应，变为氧化钾，避免了大量钾蒸汽的外溢，有效的处理了钾蒸汽，保护了环境，消除了安全隐患。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，活化炉100还包括：预热区120和冷却区130；活化区110的一端与预热区120连接，活化区110的另一端与冷却区130连接，且预热区120位于传输装置200的起始端；活化区110与预热区120的连接处设置有第一闸门116；活化区110与冷却区130的连接处设置有第二闸门122；预热区120、活化区110和冷却区130均设置有排气口140；传输装置200铺设在预热区120、活化区110和冷却区130内部。

在该实施例中，活化炉100还设置有预热区120和冷却区130，其中，预热区120、活化区110和冷却区130依次相连接，且预热区120位于传输装置200的起始端，也就是活化炉100的入口处，通过设置预热区120，当传输装置200将装载有活化原料的容器300运输到预热区120后，预热区120对活化原料进行初步加热，来去除活化原料中的水分，避免作为活化剂的KOH遇到活化原料中的水分发生潮解，保证了KOH的利用效率，避免浪费，降低了原料成本。可以理解的是，预热区120的加热温度不能超过KOH的熔点，也就是预热区120温度不能超过360℃

当活化原料在活化区110完成高温活化反应后形成活化料，通过设置冷却区130，将温度较高的装载有活化料的容器300进行降温，以便于出炉进行后续的将活化料进行破碎洗涤等处理来获得活性炭的步骤。

在活化区110与预热区120的连接处设置有第一闸门116，在活化区110与冷却区130的连接处设置有第二闸门122，预热区120、活化区110和冷却区130均设置有排气口140，传输装置200铺设在预热区120、活化区110和冷却区130内部，如此设置，当运输装置将装载有活化原料的容器300运输至预热区120时，第一闸门116关闭，保证了预热区120的密封性和保温性，通过设置在预热区120的排气口140将预热时产生的烟气和水分排出，之后将第一闸门116打开，传输装置200将装载有经过预热处理后的活化原料的容器300运输至活化区110进行高温活化，此时，将第一闸门116和第二闸门122均关闭，使得活化区110密封，防止高温反应时产生的大量钾蒸汽外溢，同时对活化区110进行保温，避免浪费过多的能源，并且通过设置在活化区110的排气口140将活化反应时产生的少量钾蒸汽和烟气排出，之后将第二闸门122打开，传输装置200将装载有经过活化反应后的活化料的容器300运输至冷却区130进行冷却，通过设置在冷却区130的排气口140将从活化区110向冷却区130转换过程中部分逸出的烟气排出，避免烟气对活性炭的制备产生干扰。

可以理解的是，第一闸门116和第二闸门122的材质选用耐热不锈钢或者表面镀镍的普通钢。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，燃烧装置112设置于活化区110靠近冷却区130的区域。

在该实施例中，燃烧装置112设置在活化区110靠近冷却区130的区域，如图4所示，其中，虚线箭头表示高温烟气流动的方向，实线箭头表示传输装置的运动方向。如此设置，使得燃烧装置112燃烧时产生的高温烟气从活化区110靠近冷却区130的区域流向活化区110靠近预热区120的区域，从而使得高温烟气流动的方向与活化区110中传输装置200的传输方向相反，在高温烟气和活化原料逆接触的过程中，提高了对活化原料的热交换效率，使得活化原料的活化反应更加充分，节省了能源的同时，缩短了活化区110的长度，节约成本，并且可以对活化过程中产生的钾蒸汽充分燃烧，从而实现了对钾蒸汽的高效处理，防止污染环境，消除活化过程中的安全隐患。

在本发明的一个实施例中，如图1至图3所示，活化区110还包括：活化区测温装置114；活化区测温装置114分别设置在活化区110靠近冷却区130和活化区110靠近预热区120的两端。

在该实施例中，活化区110还设置有多个活化区测温装置114，其中至少一个活化区测温装置114设置在活化区110靠近冷却区130的一端，至少一个活化区测温装置114设置在活化区110靠近预热区120的一端，如此设置，通过多个活化区测温装置114分别检测活化区110的高温烟气的起始位置和排出位置的温度，进而根据温度来判断活化区110的整体温度是否适合活化反应，具体的，在活化区110靠近冷却区130的区间的温度应控制在800℃至950℃之间，优选温度为830℃至930℃之间，在活化区110靠近预热区120的区间的温度应控制在600℃至700℃之间，优选温度为620℃至680℃之间。如判断活化区110的整体温度不适合活化反应，则需要调整燃烧装置112产生的温度、活化区110的排气口140的排气效率及传输装置200的运输速率，来使活化区110的整体温度适合活化反应。

在本发明的一个实施例中，如图2和图3所示，燃烧装置112包括：燃烧室1122、天然气喷入口1124、空气喷入口1125和燃烧室测温装置1126；天然气喷入口1124和空气喷入口1125设置于燃烧室1122远离活化区110的一侧；燃烧室测温装置1126设置在燃烧室1122的上部。

在该实施例中，燃烧装置112设置有燃烧室1122、天然气喷入口1124、空气喷入口1125和燃烧室测温装置1126，其中，天然气喷入口1124和空气喷入口1125设置于燃烧室1122远离活化区110的一侧，通过天然气喷入口1124将天然气喷入燃烧室1122进行燃烧，从而产生高温烟气，并且通过空气喷入口1125将空气喷入燃烧室1122中，为天然气的燃烧助燃，使得燃烧更充分，并且在燃烧室1122的上部设置有燃烧室测温装置1126，通过燃烧室测温装置1126测得的温度来控制天然气和空气的喷入量。

在本发明的一个实施例中，如图2和图3所示，燃烧装置112还包括：折流板1128；折流板1128设置在燃烧室1122靠近活化区110的一侧；折流板1128用于改变燃烧装置112产生的烟气流向活化区110的方向。

在该实施例中，燃烧装置112还设置有至少一个折流板1128，至少一个折流板1128设置在燃烧室1122靠近活化区110的一侧，通过折流板1128来改变燃烧装置112产生的烟气流向活化区110的方向，可以理解的是，当设置有第一折流板1128和第二折流板1128时，第一折流板1128和第二折流板1128时沿活化区110方向并列设置，且靠近燃烧室1122的第一折流板1128位于燃烧装置112的底部，靠近活化区110的第二折流板1128位于燃烧装置112的顶部，如此设置，使得天然气燃烧产生的高温烟气的从第一折流板1128的上方流向第二折流板1128，再经过第二折流板1128调整流向，使得高温烟气从第二折流板1128的下方流向活化区110，避免高温烟气直接接触装载着活化原料的容器300，减少了容器300的烧损，延长设备使用寿命。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，排气口140为负压排气口140；预热区120的排气口140设置在预热区120的顶部；冷却区130的排气口140设置在冷却区130的顶部；活化区110的排气口140设置在活化区110靠近预热区120的底部。

在该实施例中，排气口140设置为负压排气口140，可以理解的是，排气口140使用引风机来产生负压，由于烟气的温度高，会集中在上部，将预热区120的排气口140设置在预热区120的顶部，可以快速的将该区域的烟气抽离，避免对活化反应产生干扰，并且将活化区110的排气口140设置在活化区110靠近预热区120的底部，使得燃烧装置112产生的高温烟气与活化原料能够充分的反应，从活化区110的底部排气也保证了活化区110的上下温度均匀。

可以理解的是，通过排气口140将预热区120、活化区110和冷却区130的烟气分别收集并集中处理，提高了烟气的处理效率，降低了处理成本。

在本发明的一个实施例中，如图1至3所示，传输装置200包括：辊轮210、链条、电机和支撑装置；支撑装置的一端连接于活化炉100的底部，支撑装置的另一端连接于辊轮210；电机设置在预热区120的入口处；辊轮210之间采用链条连接。

在该实施例中，传输装置200设置有辊轮210、链条、电机和支撑装置，其中，支撑装置的一端连接于活化炉100的底部，支撑装置的另一端连接于辊轮210，支撑装置用于支撑传输装置200，且支撑装置使得辊轮210有了一定的活动空间，，辊轮210之间采用链条连接，从而使得设置在预热区120的入口处的电机可以带动所有辊轮210运转，进而通过辊轮210来传输装载有活化原料的容器300。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，活化区110的辊轮210采用分段式辊轮212；每个分段式辊轮212预留有空隙；所有空隙形成气体通道；气体通道用于燃烧室1122产生的烟气从活化区110的底部通过。

在该实施例中，在预热区120和冷却区130的辊轮210可采用完整的辊轮210进行传输，在活化区110的辊轮210则采用分段式辊轮212进行运输，具体的，在每个辊轮210的中间区域留有一定的空隙，所有活化区110的辊轮210空隙可形成一条气体通道，使得燃烧室1122产生的高温烟气沿气体通道对活化区110的底部进行加热，使得活化区110的上下温度均匀，且烟气可沿着气体通道被吸入活化区110的排气口140中，使得活化反应更加高效且稳定。

在本发明的一个实施例中，容器300包括：第一坩埚和第二坩埚；第二坩埚套设于第一坩埚，且第一坩埚和第二坩埚之间形成填充空间；第一坩埚用于装载活化原料；填充空间用于填充碳质物料。

在该实施例中，装载有活化原料的容器300设置有第一坩埚和第二坩埚，其中第二坩埚套设于第一坩埚，并且第一坩埚和第二坩埚之间形成填充空间，填充空间用于填充碳质物料。当装载活化原料时，将待活化的碳质原料和活化剂按照预定比例混配好，并装入第一坩埚中，盖上盖子后，将第一坩埚放入第二坩埚中，在两个坩埚形成的填充空间中填充碳质物质，并盖上盖子完成装填，通过在填充空间中填充碳质物质，利用碳质物质来代替待活化的碳质原料发生氧化，保护了待活化的碳质原料的同时，避免了填充大量氮气的情况发生，更有利于后续处理钾蒸汽，节约了材料成本。

可以理解的是，第一坩埚选用镍制材料，防腐蚀性能好，第二坩埚选用耐高温的不锈钢材料。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活性炭活化装置，其特征在于，包括：

活化炉和传输装置；

所述传输装置铺设在所述活化炉内部，所述传输装置用于运输携带有活化原料的容器；

所述活化炉包括：

活化区，所述活化区设置有燃烧装置，所述燃烧装置用于产生烟气加热所述活化原料。

2.根据权利要求1所述的活性炭活化装置，其特征在于，所述活化炉还包括：

预热区和冷却区；

所述活化区的一端与所述预热区连接，所述活化区的另一端与所述冷却区连接，且所述预热区位于所述传输装置的起始端；

所述活化区与所述预热区的连接处设置有第一闸门；

所述活化区与所述冷却区的连接处设置有第二闸门；

所述预热区、所述活化区和所述冷却区均设置有排气口；

所述传输装置铺设在所述预热区、所述活化区和所述冷却区内部。

3.根据权利要求2所述的活性炭活化装置，其特征在于：

所述燃烧装置设置于所述活化区靠近所述冷却区的区域。

4.根据权利要求3所述的活性炭活化装置，其特征在于，所述活化区还包括：

活化区测温装置；

所述活化区测温装置分别设置在所述活化区靠近所述冷却区和所述活化区靠近所述预热区的两端。

5.根据权利要求4所述的活性炭活化装置，其特征在于，所述燃烧装置包括：

燃烧室、天然气喷入口、空气喷入口和燃烧室测温装置；

所述天然气喷入口和所述空气喷入口设置于所述燃烧室远离所述活化区的一侧；

所述燃烧室测温装置设置在所述燃烧室的上部。

6.根据权利要求1所述的活性炭活化装置，其特征在于，所述燃烧装置还包括：

折流板；

所述折流板设置在所述燃烧室靠近所述活化区的一侧；

所述折流板用于改变所述燃烧装置产生的烟气流向所述活化区的方向。

7.根据权利要求2所述的活性炭活化装置，其特征在于：

所述排气口为负压排气口；

所述预热区的排气口设置在所述预热区的顶部；

所述冷却区的排气口设置在所述冷却区的顶部；

所述活化区的排气口设置在所述活化区靠近所述预热区的底部。

8.根据权利要求2所述的活性炭活化装置，其特征在于，所述传输装置包括：

辊轮、链条、电机和支撑装置；

所述支撑装置的一端连接于所述活化炉的底部，所述支撑装置的另一端连接于所述辊轮；

所述电机设置在所述预热区的入口处；

所述辊轮之间采用链条连接。

9.根据权利要求8所述的活性炭活化装置，其特征在于：

所述活化区的辊轮采用分段式辊轮；

所述每个分段式辊轮预留有空隙；

所述所有空隙形成气体通道；

所述气体通道用于所述燃烧室产生的烟气从所述活化区的底部通过。

10.根据权利要求1所述的活性炭活化装置，其特征在于，所述容器包括：

第一坩埚和第二坩埚；

所述第二坩埚套设于所述第一坩埚，且所述第一坩埚和所述第二坩埚之间形成填充空间；

所述第一坩埚用于装载所述活化原料；

所述填充空间用于填充碳质物料。

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