CN114408926B - 热循环氧化还原活性炭生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热循环氧化还原活性炭生产系统，该系统包括活化炉，该活化炉包括炉体，炉体内形成有燃烧室和活化道，该活化道在炉体的出料端与燃烧室相连通；炉体的进料端设有与燃烧室相连通的负压吸引装置以及用于向活化道输送水蒸汽的蒸汽供应装置，该负压吸引装置用于将空气和活化道内产生的活化尾气吸入燃烧室中燃烧放热以向活化道和蒸汽供应装置供热。在负压吸引下，高温烟气不会从活化炉逸出，因此免去了将高温烟气引出活化炉外经净化后再引回活化炉的步骤，高温烟气与活化道之间的换热、高温烟气与蒸汽供应装置之间的换热均能够直接在活化炉内部或活化炉的进料端原位进行，大大减少了高温烟气的热量损失，能耗大大降低。

Description

热循环氧化还原活性炭生产系统

技术领域

本发明属于活性炭生产技术领域，具体涉及一种热循环氧化还原活性炭生产系统。

背景技术

按照加热方式的不同，活性炭活化设备可分为内热式和外热式两类。其中，传统的内热式活化设备是将原料燃烧后通入高温水蒸汽以将原料转化为炭化料，发生的化学反应主要是：C+HO₂+O₂→CO₂+H₂。这种活化方式的不足之处在于：由于活化室内氧含量较高，活化前期活化室内仍在不停燃烧，使得炭化料损耗量大，得炭率低；待活化室内温度下降，停止燃烧时，炭化料才得以保留，但由于温度不足，此时获得的炭化料的活化率较低；需要额外向活化室内提供高温蒸汽，能源消耗大；且活化室产生的尾气得不到有效利用，造成能源浪费。

与内热式活化设备相比，外热式活化设备则出现了较大的改进。如公开号为CN113636553A的中国发明专利申请公开了一种外热回转式优质活性炭高效节能环保生产装置，该装置包括呈圆筒形的回转活化炉，该回转活化炉包括由里往外依次设置的活化圆筒、环形炉膛和回转炉壳，该环形炉膛由多个沿活化圆筒轴向布置的环形燃烧室组成；按炭化料移动方向，该活化圆筒包括进料端、升温区、活化区、降温区和出料端；活化圆筒的两端分别设有炉头罩和炉尾罩，该炉头罩上设有与该进料端相连通的进料斗，活化圆筒的升温区与辅助燃气源相连；该炉尾罩上设有沿活化圆筒轴向延伸至该活化区的蒸汽管，以及与该出料端相连通的出料斗；

该装置还包括活化尾气回收燃烧系统，该活化尾气回收燃烧系统包括依次连接的尾气回收管、尾气余热烘干机、第一旋风除尘器、第一冷却器、第二冷却器、高温压力风机、主燃气阀和三通接头的一个进口，该三通接头的另一个进口连接辅助燃气阀，该三通接头的出口与尾气进气管的外端口相连，该尾气进气管的内端口与换向燃烧室连通；该尾气回收管与活化圆筒的升温区相连通；

工作时，先经辅助燃气阀向环形燃烧室输入辅助燃气，使与各环形燃烧室对应的活化圆筒外周壁被不断加热，则进入活化区内的炭化料与过热水蒸汽充分接触并发生活化反应生成活性炭和活化尾气；活化尾气经尾气回收管进入活化尾气回收燃烧系统中，一方面，经净化后从尾气进气管进入环形燃烧室内，与空气混合燃烧以加热活化圆筒，另一方面，与循环冷却水换热，获得循环热水；而净化尾气燃烧产生的高温烟气则经烟气回收换热系统与来自活化尾气回收燃烧系统的循环水换热，产生120℃左右的饱和水蒸汽；该饱和水蒸汽被送入环形蒸汽过热器中，由于该环形蒸汽过热器被设置在活化圆筒的炉尾且处于活化圆筒的外周，因此环形蒸汽过热器中的饱和水蒸汽能够与活化圆筒外周壁间接换热，产生300℃左右的过热水蒸汽，该过热水蒸汽则经蒸汽管进入活化圆筒的活化区内，与炭化料反应生成活性炭和活化尾气。

该外热回转式优质活性炭高效节能环保生产装置存在以下不足：(1)活化反应产生的活化尾气需要被引出至回转活化炉外，在活化尾气回收燃烧系统中净化后才能返回环形燃烧室内燃烧以向活化圆筒供热，否则容易泄漏释放大量的炭粒和尘粒；在引出过程中虽然也与循环冷却水换热获得循环热水，但热量损失仍旧较大；(2)净化尾气在环形燃烧室内燃烧产生的高温烟气也需要被引出至回转活化炉外，在烟气回收换热系统内与循环热水换热，在引出过程中热量损失较大，仅能获得120℃左右的饱和水蒸汽，该饱和水蒸汽需要再次与活化圆筒换热才能获得可参与活化反应的过热水蒸汽，而换热又消耗了活化圆筒的热量。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种热循环氧化还原活性炭生产系统，该生产系统的热量损失小，能耗低。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种热循环氧化还原活性炭生产系统，包括活化炉，所述的活化炉包括炉体，所述的炉体内形成有燃烧室和活化道，该活化道在炉体的出料端与燃烧室相连通；

所述的炉体的进料端设有与燃烧室相连通的负压吸引装置以及用于向活化道输送水蒸汽的蒸汽供应装置，所述的负压吸引装置用于将空气和活化道内产生的活化尾气吸入燃烧室中燃烧放热以向活化道和蒸汽供应装置供热。

本发明将活化道的出料端设置为与燃烧室相连通，同时在炉体进料端设置负压吸引装置，则负压吸引装置启动产生的负压会将炉体外的空气和活化道内产生的活化尾气吸入燃烧室中，活化尾气与空气在燃烧室内燃烧产生高温烟气，在负压吸引下，高温烟气从炉体出料端流向炉体进料端，一方面为活化道供热，促进活化道内炭化料的活化；另一方面为蒸汽供应装置供热使其产生大量高温蒸汽以供应活化道，进一步促进炭化料的活化。

在负压吸引装置的负压吸引下，高温烟气不会从活化炉逸出，因此免去了将高温烟气引出活化炉外经净化后再引回活化炉的步骤，高温烟气与活化道之间的换热能够直接在活化炉内部原位进行，高温烟气与蒸汽供应装置之间的换热则能够在活化炉内或活化炉的进料端进行，大大减少了高温烟气的热量损失，确保活化道内始终保持适应的活化温度，能耗大大降低。

在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的炉体的外周壁上开设有与燃烧室相连通的若干空气入口，每一空气入口处均设有流量调节阀。

在负压吸引装置的吸引下，活化炉外部的空气即自各空气入口处进入燃烧室中，流量调节阀便于调节空气入口的开口大小，以控制燃烧室内的空气进入量。

在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的蒸汽供应装置包括低温蒸汽发生器以及通过低温蒸汽输入管道与该低温蒸汽发生器相连通的蒸汽加热器，该蒸汽加热器通过高温蒸汽输出管道与活化道相连通；

至少所述的蒸汽加热器处于该负压吸引装置所形成的负压通路上。

其中，低温蒸汽发生器用于将液态水加热以产生低温蒸汽，低温蒸汽自低温蒸汽输入管道进入蒸汽加热器中；由于蒸汽加热器处于负压吸引装置所形成的负压通路上，因此当蒸汽加热器与高温烟气发生换热时，蒸汽加热器内的低温蒸汽即被加热，所产生的高温蒸汽即经高温蒸汽输出管道进入活化道内。

低温蒸汽发生器产生低温蒸汽所需热量可以是由高温烟气提供的，也可以是额外设置的加热源。在较优情况下，使高温烟气与蒸汽加热器换热后产生的中温烟气进一步与低温蒸汽发生器换热，则能够进一步提高系统热量利用率。

作为优选，在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的燃烧室和活化道均沿炉体轴向延伸，所述的燃烧室具有处于炉体进料端的负压出口，该负压出口处密封设置有避免燃烧室和活化道在炉体进料端相连通的隔绝套筒，所述的蒸汽加热器处于隔绝套筒内或处于燃烧室内。

将蒸汽加热器设置在隔绝套筒内，则隔绝套筒能够起到保温的作用，而将直接设置在燃烧室内，则基本杜绝高温烟气的热量损失，低温蒸汽输入管道也能够吸收部分热量。

作为优选，在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的隔绝套筒的周壁上形成有与蒸汽加热器相连通的蒸汽加热室，所述的高温蒸汽输出管道与该蒸汽加热室相连通。

隔绝套筒一方面能够隔绝燃烧室和活化道，一方面也是高温烟气的必经之地，会吸收大量热量。为了充分利用这部分热量，本发明在隔绝套筒的周壁上设置了蒸汽加热室，蒸汽加热器中产生的高温蒸汽先进入蒸汽加热室中再经高温蒸汽输出管道进入活化道；当低温蒸汽在蒸汽加热器内吸收足够热量时，蒸汽加热室能够起到保温作用，减少高温蒸汽在管道中的热量流失；当蒸汽加热器所产生的高温蒸汽温度不足时，还可以在蒸汽加热室内进一步吸收热量。

作为优选，在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的低温蒸汽发生器包括与该隔绝套筒相连通的第二壳体，该第二壳体内设有第二换热管；

该第二换热管的管程入口与隔绝套筒的负压出口相连通，该第二换热管的管程出口与烟气净化机构相连通；该第二壳体的壳程入口与热水输入通道相连通，该第二壳体的壳程出口与所述的低温蒸汽输入管道相连通。

作为优选，在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的蒸汽供应装置还包括过热水输入通道与低温蒸汽发生器相连通的冷凝器，所述的冷凝器包括与第二壳体相连通的第一壳体，该第一壳体内设有第一换热管；

该第一壳体的壳程入口与水箱相连通，该第一壳体的壳程出口通过热水输入通道与第二壳体的壳程入口相连通；

该第二换热管的管程入口与隔绝套筒的负压出口相连通，该第二换热管的管程出口与第一换热管的管程入口相连通，该第一换热管的管程出口与烟气净化机构相连通。

作为优选，在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的负压吸引装置包括负压风机，该负压风机通过烟气净化机构与第一换热管的管程出口相连通。

与低温蒸汽发生器换热后产生的中低温烟气，可以经烟气净化机构净化后直接排出至大气中；也可以继续与冷凝水换热，向低温蒸汽发生器供应热水后再经烟气净化机构净化。

通过蒸汽加热器、低温蒸汽发生器和冷凝器实现对高温烟气余热的三级回收，热量回收率高、热量损失小。

本发明的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的低温蒸汽输入管道上安装有三通阀，该三通阀的其中一个进口通过低温蒸汽输入管道与低温蒸汽发生器相连，该三通阀的另一个进口与空气输入管道相连，该三通阀的出口通过低温蒸汽输入管道与蒸汽加热器相连。

在活化反应的起始阶段，可以通过空气输入管道向活化道内送入空气(或将空气与蒸汽混合)，以助燃炭化料提升温度，产生最初的活化尾气；在活化反应的后期即可关闭空气输入管道，使活化道内保持相对缺氧的状态，以减少炭化料的烧失、提高产品的得率、此时，活化反应的主要方程式可以表示为：C+HO₂+O₂→CO₂+H₂+C→2CO+H₂。从方程式中可以看出，活化反应加强了，将CO₂变成了活化剂，使得产品的孔径分布更广，比表面积大大增加，产品质量大大提高，产品使用范围更广；并且将水蒸汽转换成了能量，确保设备系统能量平衡。

本发明的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的燃烧室处于炉体中心，所述的活化道有至少两个且所有活化道绕燃烧室周向布置；

所述的高温蒸汽输出管道与活化道一一对应设置，每一高温蒸汽输出管道均沿相应活化道延伸，且各高温蒸汽输出管道上均开设有若干布汽口，所有布汽口沿高温蒸汽输出管道轴向布置。

本发明改变了现有技术中燃烧室和活化道的位置关系，将燃烧室设置在炉体中心，并将多个活化道呈行星分布在燃烧室的外周。一方面，每一活化道的内径变小，炭化料装载量不会过多，能够确保受热均匀，活化反应充分快速地进行；另一方面，中心燃烧室的内径变大，热量充足，能够在整个轴向和周向上对各活化道供热。

在上述的热循环氧化还原活性炭生产系统中，所述的活化炉回转设置在机座上且自进料端向出料端向下倾斜设置，所述的活化炉的进料端设有自上料装置；

所述的自上料装置包括：

上料筒，所述的上料筒密封连接在活化炉上且随活化炉同步回转，所述的上料筒的内周壁上设有若干挡料片，相邻两个挡料片之间形成导料通道，该导料通道与活化道一一对应设置；

所述的料斗的底部带有延伸至上料筒内的上料管，所述的料斗内设有用于监测料斗内炭化料料量的红外传感器；

储料仓；

螺旋输送机构，所述的螺旋输送机构用于将储料仓内的炭化料送至料斗；

控制器，所述的控制器用于接收红外传感器的输出信号并根据该输出信号控制螺旋输送机构的工作。

本发明中，将活化炉自进料端向出料端向下倾斜设置，一方面是便于上料筒上料，一方面是便于活化道内的产品自出料端出料。其中，上料筒是固定设置在活化炉的进料端的，因此上料筒本身也具有一定的倾斜角度。上料时，料斗内的炭化料自上料管落至上料筒内，被挡料片接住而暂留于导料通道中；当活化道内无料或少料时，导料通道内的炭化料即自动滑入活化道内，当活化道内料足时，炭化料即停留在导料通道内等待，确保活化道始终保持有料且不拥挤的状态，即保证活化效率又避免出现因炭化料过多而反应不完全的情况。

并且，由于导料通道是开放式的，随着上料筒旋转，未进入活化道内的炭化料能够在不同的导料通道之间流转，不会出现炭化料滞留但活化道内无料或少料的情况。

本发明中采用螺旋输送机构将储料仓内的炭化料送至料斗内；同时，为了避免料斗满仓，还在料斗内安装了红外传感器以实时探测料斗内是否有料。当红外传感器检测到料斗内的炭化料量少于预设值时，即向控制器发送信号，控制器即启动螺旋输送机构，将储料仓内的炭化料输送到料斗内；待料斗满仓时，即停止螺旋输送机构；如此工作人员只需隔段时间将储料仓加满即可，自上料装置可实现全自动上料。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

(1)本发明将活化道的出料端设置为与燃烧室相连通，同时在炉体进料端设置负压吸引装置，则负压吸引装置启动产生的负压会将炉体外的空气和活化道内产生的活化尾气吸入燃烧室中，活化尾气与空气在燃烧室内燃烧产生高温烟气，在负压吸引下，高温烟气从炉体出料端流向炉体进料端，一方面为活化道供热，促进活化道内炭化料的活化；另一方面为蒸汽供应装置供热使其产生大量高温蒸汽以供应活化道，进一步促进炭化料的活化；在负压吸引装置的负压吸引下，高温烟气不会从活化炉逸出，因此免去了将高温烟气引出活化炉外经净化后再引回活化炉的步骤，高温烟气与活化道之间的换热能够直接在活化炉内部原位进行，高温烟气与蒸汽供应装置之间的换热则能够在活化炉内或活化炉的进料端进行，大大减少了高温烟气的热量损失，确保活化道内始终保持适应的活化温度，能耗大大降低。

(2)本发明中，蒸汽供应装置利用蒸汽加热器、低温蒸汽发生器和冷凝器实现对高温烟气余热的三级回收，热量回收率高、热量损失小。

(3)本发明中，低温蒸汽输入管道上还安装有三通阀，以便在活化起始阶段通过空气输入管道向活化道内输送适量空气，以助燃炭化料。

(4)本发明将燃烧室设置在炉体中心，并将多个活化道呈行星分布在燃烧室的外周；一方面，每一活化道的内径变小，炭化料装载量不会过多，能够确保受热均匀，活化反应充分快速地进行；另一方面，中心燃烧室的内径变大，热量充足，能够在整个轴向和周向上对各活化道供热；本发明的生产系统在生产同等质量的活性炭产品时，产品得率比传统活化设备提高20％以上。

(5)本发明中，将活化炉自进料端向出料端向下倾斜设置，一方面是便于上料筒上料，一方面是便于活化道内的产品自出料端出料；其中，上料筒是固定设置在活化炉的进料端的，因此上料筒本身也具有一定的倾斜角度。上料时，料斗内的炭化料自上料管落至上料筒内，被挡料片接住而暂留于导料通道中；当活化道内无料或少料时，导料通道内的炭化料即自动滑入活化道内，当活化道内料足时，炭化料即停留在导料通道内等待，确保活化道始终保持有料且不拥挤的状态，即保证活化效率又避免出现因炭化料过多而反应不完全的情况。并且，由于导料通道是开放式的，随着上料筒旋转，未进入活化道内的炭化料能够在不同的导料通道之间流转，不会出现炭化料滞留但活化道内无料或少料的情况。

(6)本发明中采用螺旋输送机构将储料仓内的炭化料送至料斗内；同时，为了避免料斗满仓，还在料斗内安装了红外传感器以实时探测料斗内是否有料。当红外传感器检测到料斗内的炭化料量少于预设值时，即向控制器发送信号，控制器即启动螺旋输送机构，将储料仓内的炭化料输送到料斗内；待料斗满仓时，即停止螺旋输送机构；如此工作人员只需隔段时间将储料仓加满即可，自上料装置可实现全自动上料。

附图说明

图1为本发明热循环氧化还原活性炭生产系统的结构示意图；

图2为本发明热循环氧化还原活性炭生产系统在另一视角下的结构示意图；

图3为图1中活化炉进料端的结构示意图；

图4为图1中活化炉的截面结构示意图；

图5为图3中隔绝套筒处结构的剖面图；

图6为图1中上料筒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例一种热循环氧化还原活性炭生产系统，包括机座1以及通过回转驱动机构9回转设置在机座1上的活化炉2，该活化炉2是自进料端向出料端向下倾斜设置的，方便上料和出料；活化炉2的两端则分别密封安装了自上料装置3和出料装置4。

如图3和图4所示，本实施例的活化炉2包括炉体21，炉体21内形成有沿炉体21轴向延伸的燃烧室22和多个活化道23；其中，燃烧室22的内径较大，处于炉体21中心，而各活化道23的内径则较小，且均匀分布在燃烧室22的外周。这种设置方式下，炭化料的活化被分散在各活化道23内进行，而不必拥挤在同一个活化道23内，确保炭化料受热均匀且活化反应充分进行，活性炭产品质量高；并且，体积较大的燃烧室22能够充分地为各活化道23供热。

本实施例中，燃烧室22的供热方式是：将各活化道23设置为在其出料端与燃烧室22相连通，并在炉体21的进料端设置负压吸引装置5，在炉体21的周壁上开设与燃烧室22相连通的空气入口24，采用负压吸引装置5将各活化道23内产生的活化尾气和炉体21外的空气吸入燃烧室22中燃烧以放热。

如图1和图3所示，为了确保活化道23仅在其出料端与燃烧室22相连通，在炉体21内，各活化道23与燃烧室22均是相互隔绝的；在炉体21的进料端，燃烧室22的负压出口处也密封设置有避免燃烧室22和活化道23在炉体21进料端相连通的隔绝套筒25；该隔绝套筒25的外端延伸至自上料装置3的外侧并与机架7转动配合；隔绝套筒25的负压出口25a则开设在隔绝套筒25的周壁上，显然该负压出口应当也是处于自上料装置3外侧的。

本实施例中，该负压吸引装置5包括负压风机51以及连通负压风机51与燃烧室22的密封管道，以在负压风机51和燃烧室22之间形成负压通路。

活化尾气和空气在燃烧室22中产生的高温烟气在给各活化道23供热后，仍旧携带大量热量；为了充分利用这部分热量，本实施例将蒸汽供应装置6设置在负压通路上，以利用高温烟气的热量产生高温蒸汽。

如图1所示，本实施例的蒸汽供应装置6包括用于产生热水的冷凝器66，热水自热水输入管道67进入低温蒸汽发生器61中；用于产生低温蒸汽的低温蒸汽发生器61，低温蒸汽自低温蒸汽输入管道62进入蒸汽加热器63中；而蒸汽加热器63则用于将低温蒸汽加热为高温蒸汽。

如图1所示，本实施例的冷凝器66包括第一壳体和设于第一壳体内的第一换热管，第一壳体的壳程入口与水箱相连，壳程出口通过热水输入管道67与低温蒸汽发生器61相连通；第一换热管的管程入口与低温蒸汽发生器61相连通，管程出口与烟气净化机构8相连通。低温蒸汽发生器61则包括第二壳体以及设置在该第二壳体内的第二换热管，第二壳体的壳程入口与热水输入管道相连通，壳程出口与低温蒸汽输入管道62相连通；第二换热管的管程入口与隔绝套筒25的负压出口相连通，管程出口与冷凝器的管程入口相连通。

而如图5所示、结合图1和图3可见，本实施例的蒸汽加热器63则处于隔绝套筒25内(也可以直接设置在燃烧室22内或自隔绝套筒25延伸至燃烧室22内)，低温蒸汽输入管道62的蒸汽出口62a在穿入蒸汽加热器63后还延伸至蒸汽加热器63远离低温蒸汽发生器61的一端；低温蒸汽输入管道62通过支撑杆26固定在隔绝套筒25内；隔绝套筒25的周壁上形成有环形的蒸汽加热室25b，蒸汽加热器63靠近低温蒸汽发生器61的一端即通过连通管25c与该蒸汽加热室25b相连通，连通管25c同时还起到将蒸汽加热器63固定在隔绝套筒25内的作用；连通管25c的数量可以根据具体需要设置，本实施例设置了三根。

如此，在负压风机51的吸引下，燃烧室22内产生的高温烟气首先穿过蒸汽加热器63，加热蒸汽加热器63和蒸汽加热室25b；一方面，与蒸汽加热器63内的低温蒸汽换热，产生中温烟气和高温蒸汽，高温蒸汽经连通管25c进入蒸汽加热室25b保温或进一步升温；中温烟气在负压吸引下离开隔绝套筒25进入低温蒸汽发生器61中，在低温蒸汽发生器61内热水换热，产生的低温蒸汽则自低温蒸汽输入管道62进入蒸汽加热器63中，而中温烟气则转换为中低温烟气；中低温烟气继续进入冷凝器66中，在冷凝器66中与冷水换热，产生的热水自热水输入管道67进入低温蒸汽发生器61中。

三级换热实现了对高温烟气余热的最大利用，与冷凝器换热后中低温烟气所携带的热量已经较低，因此经过烟气净化机构8净化去除炭粒、尘粒等等后，即可直接排出至大气中。

如图3和图5所示，隔绝套筒25的外周密封连接了与蒸汽加热室25b相连通的若干高温蒸汽输出管道64，该高温蒸汽输出管道64与各活化道23的数量是一一对应的，每一高温蒸汽输出管道64均沿相应活化道23延伸，且各高温蒸汽输出管道64上均开设有若干布汽口，所有布汽口沿高温蒸汽输出管道64轴向布置；蒸汽加热室25b内的高温蒸汽即经各高温蒸汽输出管道64一一输送到各活化道23内，使炭化料活化。

如图5所示，连通管25c和高温蒸汽输出管道64与隔绝套筒25的连接位置优选是相互错开的，以延长高温蒸汽在蒸汽加热室25b内的停留时间，确保高温蒸汽充分吸收隔绝套筒25周壁上的热量。

如图1所示，低温蒸汽输入管道62上还安装有三通阀65，该三通阀65的其中一个进口通过低温蒸汽输入管道62与低温蒸汽发生器61相连，该三通阀65的另一个进口与空气输入管道(图中未示出)相连，该三通阀65的出口则通过低温蒸汽输入管道62与蒸汽加热器63相连。

在活化反应的起始阶段，可以通过空气输入管道向活化道23内送入空气或将空气与蒸汽混合，以助燃炭化料提升温度，产生最初的活化尾气；在活化反应的后期即可关闭空气输入管道或减少空气输入量，使活化道23内保持相对缺氧的状态，以减少炭化料的烧失、提高产品的得率。各活化道23内发生的活化反应可以如下方程式表示：C+HO₂+O₂→CO₂+H₂+C→2CO+H₂。

如图6所示、结合图1和图2所示，本实施例的自上料装置3包括密封连接在活化炉2上且随活化炉2同步回转的上料筒31，上料筒31的两端是开放的，其中一端直接与活化炉2密封连接，而另一端则在隔绝套筒25外周通过盘根和钢片混合密封；上料筒31的内周壁上设有若干挡料片32，相邻两个挡料片32之间形成导料通道33，该导料通道33与活化道23也是一一对应设置的。

该自上料装置3还包括固定安装在机架7上的料斗34，料斗34的底部带有延伸至上料筒31内的上料管35。

上料时，料斗34内的炭化料自上料管35落至上料筒31内，被挡料片32接住而暂留于导料通道33中；由于上料筒31和活化炉2均是自进料端向出料端向下倾斜设置的，因此当活化道23内无料或少料时，导料通道33内的炭化料即自动滑入活化道23内，当活化道23内料足时，炭化料即停留在导料通道33内等待，确保活化道23始终保持有料且不拥挤的状态，既保证活化效率又避免出现因炭化料过多而反应不完全的情况。并且，由于导料通道33是开放式的，随着上料筒31旋转，未进入活化道23内的炭化料能够在不同的导料通道33之间流转，不会出现炭化料滞留但活化道23内无料或少料的情况。

为了进一步提高导料通道33的导料效果，促使炭化料快速地进入相应的活化道23内，本实施例还将导料通道33相对于上料筒31轴向倾斜设置，并且，在上料筒31靠近活化炉2的一端，导料通道33的倾斜方向与上料筒31的旋转方向相反。

如图2所示，本实施例中采用螺旋输送机构36将储料仓37内的炭化料送至料斗34内。同时，为了避免料斗34满仓，还在料斗34内安装了红外传感器以实时探测料斗34内是否有料。当红外传感器检测到料斗34内的炭化料量少于预设值时，即向控制器发送信号，控制器即启动螺旋输送机构36，将储料仓37内的炭化料输送到料斗34内；待料斗34满仓时，即停止螺旋输送机构36；如此工作人员只需隔段时间将储料仓37加满即可，自上料装置3可实现全自动上料。

本实施例热循环氧化还原活性炭生产系统的工作原理为：

料斗34内的红外传感器实时检测料斗内炭化料的料量，当检测到料量小于预设值时，即向控制器发送信号，控制器即启动螺旋输送机构36，螺旋输送机构36按预设的速率将储料仓37内的炭化料送至料斗34中，待料斗34加满后即停止输送；料斗34内的炭化料以一定的速率经上料管35落入上料筒31中，落入导料通道33内；

启动回转驱动机构9，使活化炉2回转运行，上料筒31与活化炉2同步回转，回转过程中，导料通道33内的炭化料自动进入相应的活化道23内，直至活化道23内满料；随着活化道23内活化反应的进行，获得的活性炭连续出料，则导料通道33也连续向相应的活化道23上料；

活化开始时，先打开活化炉2出料端的炉尾罩27，用燃气点燃各活化道23内的炭化料，并自空气输送管道经高温蒸汽输出管道64向各活化道23内输送少量空气，使各活化道23内炭化料先燃烧，产生活化尾气；

随后密封关闭炉尾罩27，启动负压风机51，将活化尾气和空气吸入燃烧室22内，使活化尾气充分燃烧，产生高温烟气；高温烟气一方面进一步为各活化道23供热，另一方面在负压吸引下先穿过隔绝套筒25，加热蒸汽加热器63和隔绝套筒25，蒸汽加热器63内的低温蒸汽受热后转为高温蒸汽，经连通管25c进入蒸汽加热室25b内保温或进一步升温，最后通过高温蒸汽输出管道64进入相应的活化道23内，与炭化料发生反应；当有高温蒸汽进入活化道23后，可以减少空气输送管道的空气输送量，确保活化道23处于相对缺氧的状态；

与低温蒸汽换热后，高温烟气转为中温烟气，中温烟气在负压吸引下穿过低温蒸汽发生器61，加热低温蒸汽发生器61中的热水，产生低温蒸汽，并经低温蒸汽输入管道62进入蒸汽加热器63内，而中温烟气则转换为中低温烟气；中低温烟气继续进入冷凝器66中，在冷凝器66中与冷水换热，产生的热水自热水输入管道67进入低温蒸汽发生器61中；

与冷水换热后，中低温烟气转为常温烟气，经烟气净化机构8净化去除炭粒、尘粒等等后，直接排出至大气中。

Claims (7)

1.一种热循环氧化还原活性炭生产系统，包括活化炉（2），所述的活化炉（2）包括炉体（21），其特征在于，所述的炉体（21）内形成有燃烧室（22）和活化道（23），该活化道（23）在炉体（21）的出料端与燃烧室（22）相连通；

所述的炉体（21）的外周壁上开设有与燃烧室（22）相连通的若干空气入口（24），每一空气入口（24）处均设有流量调节阀；

所述的炉体（21）的进料端设有与燃烧室（22）相连通的负压吸引装置（5）以及用于向活化道（23）输送水蒸汽的蒸汽供应装置（6），所述的负压吸引装置（5）用于将空气和活化道（23）内产生的活化尾气吸入燃烧室（22）中燃烧放热以向活化道（23）和蒸汽供应装置（6）供热；

所述的蒸汽供应装置（6）包括低温蒸汽发生器（61）以及通过低温蒸汽输入管道（62）与该低温蒸汽发生器（61）相连通的蒸汽加热器（63），该蒸汽加热器（63）通过高温蒸汽输出管道（64）与活化道（23）相连通；

至少所述的蒸汽加热器（63）处于该负压吸引装置（5）所形成的负压通路上；

所述的燃烧室（22）和活化道（23）均沿炉体（21）轴向延伸，所述的燃烧室（22）具有处于炉体（21）进料端的负压出口，该负压出口处密封设置有避免燃烧室（22）和活化道（23）在炉体（21）进料端相连通的隔绝套筒（25），所述的蒸汽加热器（63）处于隔绝套筒（25）内或处于燃烧室（22）内。

2.如权利要求1所述的热循环氧化还原活性炭生产系统，其特征在于，所述的隔绝套筒（25）的周壁上形成有与蒸汽加热器（63）相连通的蒸汽加热室（25b），所述的高温蒸汽输出管道（64）与该蒸汽加热室（25b）相连通。

3.如权利要求1所述的热循环氧化还原活性炭生产系统，其特征在于，所述的低温蒸汽发生器（61）包括与该隔绝套筒（25）相连通的第二壳体，该第二壳体（51）内设有第二换热管；

该第二换热管的管程入口与隔绝套筒（25）的负压出口相连通，该第二换热管的管程出口与烟气净化机构（8）相连通；该第二壳体的壳程入口与热水输入通道（67）相连通，该第二壳体的壳程出口与所述的低温蒸汽输入管道（62）相连通。

4.如权利要求3所述的热循环氧化还原活性炭生产系统，其特征在于，所述的蒸汽供应装置（6）还包括热水输入通道（67）与低温蒸汽发生器（61）相连通的冷凝器（66），所述的冷凝器（66）包括与第二壳体相连通的第一壳体，该第一壳体内设有第一换热管；

该第一壳体的壳程入口与水箱相连通，该第一壳体的壳程出口通过热水输入通道（67）与第二壳体的壳程入口相连通；

该第二换热管的管程入口与隔绝套筒（25）的负压出口相连通，该第二换热管的管程出口与第一换热管的管程入口相连通，该第一换热管的管程出口与烟气净化机构（8）相连通。

5.如权利要求1所述的热循环氧化还原活性炭生产系统，其特征在于，所述的低温蒸汽输入管道（62）上安装有三通阀（65），该三通阀（65）的其中一个进口通过低温蒸汽输入管道（62）与低温蒸汽发生器（61）相连，该三通阀（65）的另一个进口与空气输入管道相连，该三通阀（65）的出口通过低温蒸汽输入管道（62）与蒸汽加热器（63）相连。

6.如权利要求1所述的热循环氧化还原活性炭生产系统，其特征在于，所述的燃烧室（22）处于炉体（21）中心，所述的活化道（23）有至少两个且所有活化道（23）绕燃烧室（22）周向布置；

所述的高温蒸汽输出管道（64）与活化道（23）一一对应设置，每一高温蒸汽输出管道（64）均沿相应活化道（23）延伸，且各高温蒸汽输出管道（64）上均开设有若干布汽口，所有布汽口沿高温蒸汽输出管道（64）轴向布置。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的热循环氧化还原活性炭生产系统，其特征在于，所述的活化炉（2）回转设置在机座（1）上且自进料端向出料端向下倾斜设置，所述的活化炉（2）的进料端设有自上料装置（3）；

所述的自上料装置（3）包括：

上料筒（31），所述的上料筒（31）密封连接在活化炉（2）上且随活化炉（2）同步回转，所述的上料筒（31）的内周壁上设有若干挡料片（32），相邻两个挡料片（32）之间形成导料通道（33），该导料通道（33）与活化道（23）一一对应设置；

料斗（34），该料斗（34）固定安装在机架7上，所述的料斗（34）的底部带有延伸至上料筒（31）内的上料管（35），所述的料斗（34）内设有用于监测料斗（34）内炭化料料量的红外传感器；

储料仓（37）；

螺旋输送机构（36），所述的螺旋输送机构（36）用于将储料仓（37）内的炭化料送至料斗（34）；

控制器，所述的控制器用于接收红外传感器的输出信号并根据该输出信号控制螺旋输送机构（36）的工作。