CN116534859B - 一种水蒸汽循环式活化机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水蒸汽循环式活化机，包括工作台、左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组、活化仓、水平物料预热筒、水平网筒、高温水蒸汽输入管路、高压蒸汽锅炉、水蒸汽压缩升温机、水蒸汽回流管路和活化水蒸汽输入管路，水平物料预热筒的右端穿过预热密闭仓并伸入到活化仓中与水平网筒同轴连接，高压蒸汽经水蒸汽压缩升温机被压缩升温后，一路经高温水蒸汽输入管路送入预热密闭仓内，用以将水平物料预热筒内的物料预热到800℃以上，另一路经活化水蒸汽输入管路送入活化仓内与水平网筒中的物料发生活化反应。本机将预加热和活化分为独立的两个空间，对于预加热后的水蒸汽所带的热能进行循环利用并减少了污染，降低了维护成本。

Description

一种水蒸汽循环式活化机

技术领域

本发明涉及活性炭生产设备技术领域，具体是涉及一种活性炭生产用的水蒸汽活化炉。

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。

国内外活性炭生产方法主要分为两大类，即：物理法和化学法。物理法是先把原料(优质煤、果壳、木炭等)放在密闭的炉体中闷烧炭化，再通入适量的水蒸汽活化而制得活性炭。化学法是把原料(一般为锯木屑)先通过化学药剂(磷酸、氯化锌等)浸渍后，在空气流通的炉体中炭化、活化而制得活性炭。目前，较多厂家使用物理法生产活性炭。

活性炭的活化操作主要在回转活化炉内完成。公告号为CN112299416B的专利文献公开了一种回转活化炉，它包括进料仓、窑头密封罩、蒸汽输入装置、回转窑、产品道、传动装置、出料仓及密封板，产品道固定设置于回转窑内，产品道具有在回转窑转动过程中较高的首端及较低的尾端；密封板设置于回转窑的一端，产品道的首端贯穿密封板；窑头密封罩与回转窑的一端转动配合，窑头密封罩上具有供经过产品道的气体流出的气体出口，产品道的首端与窑头密封罩的内腔连通；出料仓与回转窑的另一端转动配合，产品道的尾端与出料仓连通；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；传动装置驱动回转窑转动；进料仓的进料端与窑头密封罩的内腔连通。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。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。通过使蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部，避免了蒸汽接触冷的物料形成冷凝而降低产品道的透气性。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。

尽管上述技术，是目前活性炭活化炉系列中性能较佳的，但经过实践应用后发现，存在以下问题：

问题一、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，由于产品道实质上就是一个物料滑道，无法对产品道的物料流速进行调控，不能保证物料在产品道内能实现充分活化；

问题二、蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部，然后从产品道的首端排出，实践中，由于蒸汽气流的作用力，物料从产品道的首端进入很不流畅，尤其是当机器运行到一段时间后，蒸汽与物料反应后产生的活化气体中含有一定量的焦油，带有焦油的活化气体使物料颗粒粘在产品道的首端处，出现物料无法进入产品道的技术缺陷；

问题三、由于预加热和活化没有分开独立进行，所有蒸汽对物料预加热后，直接参与了活化反应，活化反应生成的气体、物料中析出的气体以及蒸汽混合在一起，无法在预加热的过程中进行循环利用，只能送入炉膛作为燃料使用，然而这种混合气体的蒸汽含量又很大，含量过大的蒸汽，使混合气体作为燃料的相关燃烧指数降低。

问题四、设备中有多个产品道，蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部，然后从产品道的首端排出，产品道污染后，维护难度小。

发明内容

本发明的目的在于提出一种水蒸汽循环式活化机,本机利用水蒸汽进行活化并对活化热能回收利用，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水蒸汽循环式活化机，包括工作台、左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组、活化仓、水平物料预热筒、水平网筒、高温水蒸汽输入管路、高压蒸汽锅炉、水蒸汽压缩升温机、水蒸汽回流管路和活化水蒸汽输入管路，所述左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组和活化仓依次设在工作台上，水平物料预热筒支撑在左驱动辊组和右驱动辊组上，左驱动辊组和右驱动辊组同步驱动水平物料预热筒滚动，水平物料预热筒的左端伸入到物料仓中，水平物料预热筒的右端穿过预热密闭仓并伸入到活化仓中与水平网筒同轴连接，预热密闭仓上设有高温水蒸汽输入口和低温水蒸汽输出口，所述高温水蒸汽输入口与高温水蒸汽输入管路的一端连接，高温水蒸汽输入管路的另一端与高压蒸汽锅炉的蒸汽排出口连通，水蒸汽压缩升温机串接在高温水蒸汽输入管路上，所述低温水蒸汽输出口通过水蒸汽回流管路与高压蒸汽锅炉的蒸汽回流口连通，所述活化仓上设有水蒸汽输入口和排气口，所述活化水蒸汽输入管路的一端与活化仓的水蒸汽输入口连通，活化水蒸汽输入管路的另一端连通在高温水蒸汽输入管路上并且连通处位于水蒸汽压缩升温机和预热密闭仓之间的区域，所述水平物料预热筒的内壁上和水平网筒的内壁上均固定有推料螺旋，高压蒸汽锅炉产生的高压蒸汽沿着高温水蒸汽输入管路流动，高压蒸汽经水蒸汽压缩升温机被压缩升温到900℃后，一路经高温水蒸汽输入管路送入预热密闭仓内，用以将水平物料预热筒内的物料预热到800℃以上，另一路经活化水蒸汽输入管路送入活化仓内与水平网筒中的物料发生活化反应。

进一步地，所述活化水蒸汽输入管路上设有蒸汽流量调节阀。

进一步地，所述活化仓内且位于水平网筒的下侧设有蒸汽阻隔板，活化仓内且位于水平网筒的出料端设有蒸汽挡板，蒸汽挡板的上端与活化仓的顶盖固定连接，蒸汽挡板的下端到水平网筒的底部所在平面的距离为水平网筒直径的1/3。该距离不能过大，过大时阻挡蒸汽的效果就很差，该距离也不能过小，过小时会影响水平网筒的排料。

进一步地，所述水平网筒与水平物料预热筒之间通过法兰连接并且水平网筒的直径大于水平物料预热筒的直径。加大水平网筒的直径，目的在于使水平网筒内的物料与水蒸汽充分接触；水平网筒与水平物料预热筒之间通过法兰连接，大大方便了对水平网筒的更换和清洗。

进一步地，所述高温水蒸汽输入口和低温水蒸汽输出口分别靠近预热密闭仓的右端和左端，所述预热密闭仓与水平物料预热筒之间的环空中设有蒸汽阻流螺旋。

进一步地，所述蒸汽阻流螺旋固定在水平物料预热筒的外壁上且与预热密闭仓内的推料螺旋的螺旋方向一致。

进一步地，所述活化仓的底部且位于水平网筒出料端的下方设有集料槽，集料槽的底部设有排料管，所述排料管上设有排料阀。

进一步地，所述水平物料预热筒内的推料螺旋从水平物料预热筒的左端伸出并伸入到物料仓中。

进一步地，所述左驱动辊组和右驱动辊组由一个电机同步驱动，所述电机为变频电机。

进一步地，所述活化仓上的排气口通过活化气回收管路与高压蒸汽锅炉的炉膛连通。

本发明的有益效果在于：

1、本机将预加热和活化分为独立的两个空间，对于预加热后的水蒸汽所带的热能进行循环利用，而对于活化后的气体不再作为预热物料的气体，因为气体中含有焦油，会对水平物料预热筒造成污染，这样设计，大大减少了污染区域，降低了对设备的维护成本；

2、本机在预加热的过程中，水蒸汽与物料是隔绝的，不接触的，这样避免出现活化反应而出现设备大区域污染的问题；

3、本机中的水平网筒与水平物料预热筒之间通过法兰连接，从而大大方便了对水平网筒的更换和清洗，有利于对水平网筒的维护；

4、本设备的活化预热和活化均是采用了水蒸汽，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活化机内的聚集，因此能有效降低机内的粘接现象，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；

5、本专利根据活化所需的水蒸汽，来对蒸汽流量调节阀进行调节，将活化反应生成的活化气作为燃料使用时，也大大减少了活化气中水蒸汽的含量，提高了混合气体的相关燃烧指数。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、工作台；2、左驱动辊组；3、预热密闭仓；4、右驱动辊组；5、活化仓；6、水平物料预热筒；7、水平网筒；8、高温水蒸汽输入管路；9、高压蒸汽锅炉；10、水蒸汽压缩升温机；11、水蒸汽回流管路；12、活化水蒸汽输入管路；13、物料仓；14、高温水蒸汽输入口；15、低温水蒸汽输出口；16、水蒸汽输入口；17、排气口；18、推料螺旋；19、蒸汽流量调节阀；20、蒸汽阻隔板；21、蒸汽挡板；22、顶盖；23、法兰；24、蒸汽阻流螺旋；25、集料槽；26、排料管；27、排料阀；28、电机；29、活化气回收管路。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

如图1所示，一种水蒸汽循环式活化机，包括工作台1、左驱动辊组2、预热密闭仓3、右驱动辊组4、活化仓5、水平物料预热筒6、水平网筒7、高温水蒸汽输入管路8、高压蒸汽锅炉9、水蒸汽压缩升温机10、水蒸汽回流管路11和活化水蒸汽输入管路12，所述左驱动辊组2、预热密闭仓3、右驱动辊组4和活化仓5依次设在工作台1上，水平物料预热筒6支撑在左驱动辊组2和右驱动辊组3上，左驱动辊组2和右驱动辊组3同步驱动水平物料预热筒6滚动，水平物料预热筒6的左端伸入到物料仓13中，水平物料预热筒6的右端穿过预热密闭仓3并伸入到活化仓5中与水平网筒7同轴连接，预热密闭仓3上设有高温水蒸汽输入口14和低温水蒸汽输出口15，所述高温水蒸汽输入口14与高温水蒸汽输入管路8的一端连接，高温水蒸汽输入管路8的另一端与高压蒸汽锅炉9的蒸汽排出口连通，水蒸汽压缩升温机10串接在高温水蒸汽输入管路8上，所述低温水蒸汽输出口15通过水蒸汽回流管路11与高压蒸汽锅炉9的蒸汽回流口连通，所述活化仓5上设有水蒸汽输入口16和排气口17，所述活化水蒸汽输入管路12的一端与活化仓5的水蒸汽输入口16连通，活化水蒸汽输入管路12的另一端连通在高温水蒸汽输入管路8上并且连通处位于水蒸汽压缩升温机10和预热密闭仓3之间的区域，所述水平物料预热筒6的内壁上和水平网筒7的内壁上均固定有推料螺旋18，高压蒸汽锅炉9产生的高压蒸汽沿着高温水蒸汽输入管路8流动，高压蒸汽经水蒸汽压缩升温机10被压缩升温到900℃后，一路经高温水蒸汽输入管路8送入预热密闭仓3内，用以将水平物料预热筒6内的物料预热到800℃以上，另一路经活化水蒸汽输入管路12送入活化仓5内与水平网筒7中的物料发生活化反应。

活化水蒸汽输入管路12上设有蒸汽流量调节阀19。根据活化所需的水蒸汽，来对蒸汽流量调节阀19进行调节，这样能对带有热能的水蒸汽加以循环利用，同时将活化反应生成的活化气作为燃料使用时，也大大减少了活化气中水蒸汽的含量，这样设计使热能得到了合理分配。

活化仓5内且位于水平网筒7的下侧设有蒸汽阻隔板20，活化仓5内且位于水平网筒7的出料端设有蒸汽挡板21，蒸汽挡板21的上端与活化仓5的顶盖22固定连接，蒸汽挡板21的下端到水平网筒7的底部所在平面的距离为水平网筒直径的1/3。该距离不能过大，过大时阻挡蒸汽的效果就很差，该距离也不能过小，过小时会影响水平网筒的排料。

水平网筒7与水平物料预热筒6之间通过法兰23连接并且水平网筒7的直径大于水平物料预热筒6的直径。加大水平网筒7的直径，目的在于使水平网筒7内的物料与水蒸汽充分接触；水平网筒7与水平物料预热筒6之间通过法兰23连接，从而大大方便了对水平网筒7的更换和清洗，有利于对水平网筒7的维护。

所述高温水蒸汽输入口14和低温水蒸汽输出口15分别靠近预热密闭仓3的右端和左端，所述预热密闭仓3与水平物料预热筒6之间的环空中设有蒸汽阻流螺旋24。高温水蒸汽进入预热密闭仓3中后，沿着蒸汽阻流螺旋24移动，使高温水蒸汽流经水平物料预热筒6外壁的各个区域，实现对水平物料预热筒6的均匀加热。为了延长高温水蒸汽在预热密闭仓3中的停流时间，保证热交换的充分运行，将蒸汽阻流螺旋24固定在水平物料预热筒6的外壁上，这样，蒸汽阻流螺旋24便能与水平物料预热筒6同步转动，并且蒸汽阻流螺旋24与预热密闭仓6内的推料螺旋18的螺旋方向一致，从而对高温水蒸汽起到反向阻推的作用，使高温水蒸汽在预热密闭仓3中的停流时间更长，为充分的热交换奠定了基础。

活化仓5的底部且位于水平网筒7出料端的下方设有集料槽25，集料槽25的底部设有排料管26，所述排料管26上设有排料阀27。

为了对物料仓13内物料的收集，使物料仓13内的物料移向水平物料预热筒6，将水平物料预热筒6内的推料螺旋18从水平物料预热筒的左端伸出并伸入到物料仓13中，利用推料螺旋18来推动物料仓13内的物料。

左驱动辊组2和右驱动辊组4由一个电机28同步驱动，为了控制水平物料预热筒6和水平网筒7的回转速度，所述电机28为变频电机。

为了对活化后的气体加以利用，将活化仓5上的排气口17连接到活化气回收管路29的一端，活化气回收管路29的另一端与炭化设备的高压蒸汽锅炉的炉膛连通，利用活化气回收管路29将活化后的气体送入炭化设备的高压蒸汽锅炉的炉膛中进行燃烧，将活化后的气体作为燃料使用。本专利的这种混合气体的蒸汽含量很小，提高了混合气体的相关燃烧指数。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种水蒸汽循环式活化机，其特征在于：包括工作台、左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组、活化仓、水平物料预热筒、水平网筒、高温水蒸汽输入管路、高压蒸汽锅炉、水蒸汽压缩升温机、水蒸汽回流管路和活化水蒸汽输入管路，所述左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组和活化仓依次设在工作台上，水平物料预热筒支撑在左驱动辊组和右驱动辊组上，左驱动辊组和右驱动辊组同步驱动水平物料预热筒滚动，水平物料预热筒的左端伸入到物料仓中，水平物料预热筒的右端穿过预热密闭仓并伸入到活化仓中与水平网筒同轴连接，预热密闭仓上设有高温水蒸汽输入口和低温水蒸汽输出口，所述高温水蒸汽输入口与高温水蒸汽输入管路的一端连接，高温水蒸汽输入管路的另一端与高压蒸汽锅炉的蒸汽排出口连通，水蒸汽压缩升温机串接在高温水蒸汽输入管路上，所述低温水蒸汽输出口通过水蒸汽回流管路与高压蒸汽锅炉的蒸汽回流口连通，所述活化仓上设有水蒸汽输入口和排气口，所述活化水蒸汽输入管路的一端与活化仓的水蒸汽输入口连通，活化水蒸汽输入管路的另一端连通在高温水蒸汽输入管路上并且连通处位于水蒸汽压缩升温机和预热密闭仓之间的区域，所述水平物料预热筒的内壁上和水平网筒的内壁上均固定有推料螺旋，高压蒸汽锅炉产生的高压蒸汽沿着高温水蒸汽输入管路流动，高压蒸汽经水蒸汽压缩升温机被压缩升温到900℃后，一路经高温水蒸汽输入管路送入预热密闭仓内，用以将水平物料预热筒内的物料预热到800℃以上，另一路经活化水蒸汽输入管路送入活化仓内与水平网筒中的物料发生活化反应；所述活化水蒸汽输入管路上设有蒸汽流量调节阀；所述活化仓内且位于水平网筒的下侧设有蒸汽阻隔板，活化仓内且位于水平网筒的出料端设有蒸汽挡板，蒸汽挡板的上端与活化仓的顶盖固定连接，蒸汽挡板的下端到水平网筒的底部所在平面的距离为水平网筒直径的1/3；所述水平网筒与水平物料预热筒之间通过法兰连接并且水平网筒的直径大于水平物料预热筒的直径；所述高温水蒸汽输入口和低温水蒸汽输出口分别靠近预热密闭仓的右端和左端，所述预热密闭仓与水平物料预热筒之间的环空中设有蒸汽阻流螺旋。

2.根据权利要求1所述的一种水蒸汽循环式活化机，其特征在于：所述蒸汽阻流螺旋固定在水平物料预热筒的外壁上且与预热密闭仓内的推料螺旋的螺旋方向一致。

3.根据权利要求2所述的一种水蒸汽循环式活化机，其特征在于：所述活化仓的底部且位于水平网筒出料端的下方设有集料槽，集料槽的底部设有排料管，所述排料管上设有排料阀。

4.根据权利要求3所述的一种水蒸汽循环式活化机，其特征在于：所述水平物料预热筒内的推料螺旋从水平物料预热筒的左端伸出并伸入到物料仓中。

5.根据权利要求4所述的一种水蒸汽循环式活化机，其特征在于：所述左驱动辊组和右驱动辊组由一个电机同步驱动，所述电机为变频电机。

6.根据权利要求5所述的一种水蒸汽循环式活化机，其特征在于：所述活化仓上的排气口通过活化气回收管路与高压蒸汽锅炉的炉膛连通。