CN209428137U

CN209428137U - 用于磷酸法活性炭生产的炭化装置和生产设备

Info

Publication number: CN209428137U
Application number: CN201822011866.9U
Authority: CN
Inventors: 郑迅荟; 郑晓红; 郑宇杰
Original assignee: YUSHAN SANQING ACTIVATED CARBON FACTORY
Current assignee: YUSHAN SANQING ACTIVATED CARBON FACTORY
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2019-09-24
Anticipated expiration: 2028-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，包括：炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上，且与所述炭化室连通的进料口和出料口，一次热风进口和热风出口；其中，所述炭化装置还包括至少一个二次热风进口；其中，所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。以上设计，通过增设二次热风进口的方式，结构简单，在实现通过从所述二次热风进口通入含氧气体在对所述炭化室温度进行降低控制的同时，利用其含有的氧气，使活性炭原料在炭化过程中释放出的有机挥发物发生燃烧，以提供炭化所需要的热量，这样一来用于提供热量的燃料所需可以减少，从而可以达到节能环保，成本较低的效果。本实用新型又公开了生产设备和生产方法。

Description

用于磷酸法活性炭生产的炭化装置和生产设备

技术领域

本实用新型涉及一种活性炭生产设备，特别涉及一种用于磷酸法活性炭生产的炭化装置和生产设备。

背景技术

现有技术中通常采用植物作为生产活性炭的原材料，对于通常的生产活性炭的工艺通常包括：干燥、炭化和活化步骤，对应的活性炭生产设备则包括干干燥装置(干燥段)、炭化装置(炭化段)和活化装置(活化段)。物料从干燥装置的进口进入、经过炭化装置和活化装置后得到活性炭，而热空气从活化装置的热风进口进入活化装置，并依次经过炭化装置和干燥装置，在与各装置中的物料进行充分接触后，最后从干燥装置的出风口排出，以分别实现活化、炭化和干燥；由于活化、炭化和干燥的温度有较大的不同，而利用一次性通入的热风分别实现活化、炭化和干燥，则通常需要通过外部手段在不同的装置中对通入的热风温度进行控制。

对于采用植物活性炭原材料的生产方法来说，在干燥后的原材料通入到炭化装置进行炭化时，通常需要从外部通入燃料和空气进行燃烧，以达到原材料的炭化。为了使得燃料能够充分燃烧，则需要通入较多的空气，而通入较多的空气会很大程度地降低通入到炭化装置的热风的温度，从而导致炭化装置对较高温度的要求得不到满足。另外，当植物活性炭原材料在达到炭化温度的时候，也会生成可燃性气体，如果没有足够的含氧气体通入，也无法使其得到充分燃烧；如果能够充分利用原材料产生的可燃性气体通过燃烧的方式提高装置内的温度，则可以减少从外部通入的燃料的量，以达到节能环保的目的。

中国专利文献CN105540584B公开了一种节能型中药渣根茎生产活性炭的装置，包括第一水洗器、原料预热器、原料混合罐、真空过滤机、炭化炉、活化炉、冷却器、酸洗器和水洗器；所述第一水洗器与原料预热器连接。还包括所述装置还包括第一换热器、第二换热器和废热锅炉；所述第一换热器与活化炉烟气出口连接，并与炭化炉烟气进口连接；所述炭化炉尾气出口与第一换热器的一端连接，所述第一换热器的另一端与废热锅炉燃烧段进口连接；所述废热锅炉的尾部气体分流器的烟气一端与活化炉的烟气进口连接，废热锅炉的尾部气体分流器的水蒸气一端与原料预热器的蒸汽进口的一端连接；所述第二换热器的一端与冷却器冷却下口连接，第二换热器的另一端与冷却器的冷却上口连接，第二换热器的蒸汽出口与原料预热器连接。该装置中采用第一换热器将活化炉排出的热风通过“热交换”的方式进行降温再通入到炭化炉中，以满足炭化炉对热风温度的要求。然而，采用热交换的方式虽然可以满足炭化炉中对热风温度的要求，但由于增设了结构复杂且成本较高的换热器，而并没有充分利用炭化过程中产生的可燃性气体来提高炭化装置内部的温度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中用于磷酸法活性炭生产的炭化装置其结构复杂，成本高且不够节能环保，从而提出一种结构简单、成本较低，且节能环保的用于磷酸法活性炭生产的炭化装置和生产设备。

本实用新型提供了一种用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，包括：炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上，且与所述炭化室连通的进料口和出料口，一次热风进口和热风出口，其中，还包括至少一个二次热风进口；其中，所述二次热风进口可以位于所述炭化室本体上。

上述的用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，其中，所述炭化装置的所述出料口与所述炭化装置的所述一次热风进口共同为一个进口；所述炭化装置的所述进料口与所述炭化装置的所述热风出口共同为一个出口。

本实用新型又提供了一种磷酸法的活性炭生产设备，包括：干燥段，用于将与磷酸混合后的活性炭原料进行干燥，并具有进料口和热风出口；炭化段，位于所述干燥段的下游，并与所述干燥段内部连通，用于对来自所述干燥段的活性炭原料进行炭化；活化段，具有出料口和一次热风进口，位于所述炭化段的下游，并与所述炭化段内部连通，用于对来自所述炭化段的活性炭炭化原料进行活化处理；所述炭化段包括炭化装置，所述炭化装置包括：炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上；至少一个二次热风进口，且所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。

上述的磷酸法的活性炭生产设备，其中，所述干燥段、所述炭化段和所述活化段为相互连接且同步转动的转窑，且所述转窑与水平面成锐角；位于所述转窑内的活性炭原料在转窑的转动和自身重力的双重作用下从干燥段向活化段运动。

本实用新型实施例相对于现有技术具有如下技术效果：

1、实用新型实施例提供的用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，包括：炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上，且与所述炭化室连通的进料口和出料口，一次热风进口和热风出口；还包括至少一个二次热风进口；其中，所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。以上设计，通过增设二次热风进口的方式，结构简单，在实现通过从所述二次热风进口通入含氧气体在对所述炭化室温度进行降低控制的同时，利用其含有的氧气，使活性炭原料在炭化过程中释放出的有机挥发物发生燃烧，以提供炭化所需要的热量，这样一来用于提供热量的燃料所需可以减少，二来尾气排放有机物浓度大幅下降，从而可以达到节能环保，成本较低的效果；相对而言，现有技术的磷酸法活性炭生产设备中的炭化装置不具备从外部提供含氧气体的结构，从而没有办法很好地利用活性炭原料在与具有一定温度的炭化用热气体接触时所产生的有机挥发物来补偿炭化所需的热量，因此，依然要通入较多的用于炭化的热气体，这就导致需要消耗较多的燃料来提供热能，进而导致不够节能环保。

2.所述炭化装置的所述进料口与所述炭化装置的所述一次热风进口共同为一个进口；所述炭化装置的所述出料口与所述炭化装置的所述热风出口共同为一个出口。以上设计无需另外开设一次热风进口和出口

3、实用新型实施例的磷酸法的活性炭生产设备，包括：干燥段，用于将与磷酸混合后的活性炭原料进行干燥，并具有进料口和热风出口；炭化段，位于所述干燥段的下游，并与所述干燥段内部连通，用于对来自所述干燥段的活性炭原料进行炭化；活化段，具有出料口和一次热风进口，位于所述炭化段的下游，并与所述炭化段内部连通，用于对来自所述炭化段的活性炭炭化原料进行活化处理；所述炭化段包括炭化装置，所述炭化装置包括：炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上；至少一个二次热风进口，且所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。以上设计，通过增设所述二次热风进风的方式，不但结构简单，而且在实现通过从所述二次热风进口通入含氧气体在对所述炭化室温度进行降低控制的同时，利用其含有的氧气，使活性炭原料在炭化过程中释放出的有机挥发物发生燃烧，以提供炭化所需要的热量，这样一来用于提供热量的燃料所需可以减少，二来尾气排放有机物浓度大幅下降，从而可以达到节能环保，成本较低的效果；相对而言，现有技术的磷酸法活性炭生产设备中的炭化装置不具备从外部提供含氧气体的结构，从而没有办法很好地利用活性炭原料在与具有一定温度的炭化用热气体接触时所产生的有机挥发物来补偿炭化所需的热量，因此，依然要通入较多的用于炭化的热气体，这就导致需要消耗较多的燃料来提供热能，进而导致不够节能环保。

4、本实用新型实施例的所述干燥段、所述炭化段和所述活化段为相互连接且同步转动的转窑，且所述转窑与水平面成锐角；位于所述转窑内的活性炭原料在转窑的转动和自身重力的双重作用下从干燥段向活化段运动。以上设计，充分利用了转窑的转动和物料的自重的双重作用。

附图说明

图1为：本实用新型的用于磷酸法活性炭生产的炭化装置的其中一种实施方式的示意图；

图2为：本实用新型的用于磷酸法的活性炭生产设备的另一种实施方式的示意图；

附图标记：

1-活化段，2-炭化装置本体，3-干燥段，4-炭化室，5-进料口，6-出料口，7-热风出口，8-一次热风进口，9-二次热风进口。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，包括：炭化装置本体2，内部具有炭化室4，还具有设置在所述炭化装置本体2上，且与所述炭化室连通的进料口12和出料口11，一次热风进口和热风出口；还包括一个二次热风进口9；也可以包括多个二次热风进口，其中，所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。在本实施例中，所述炭化装置的所述出料口与所述炭化装置的所述一次热风进口共同为一个进口；所述炭化装置的所述进料口与所述炭化装置的所述热风出口共同为一个出口；作为另一种实施方式，所述一次热风进口设置在所述出料口处，所述热风出口设置在所述进料口处(此处未标出)。

实施例2

如图2所示，本实用新型又提供了一种用于磷酸法的活性炭生产设备，包括：干燥段3，用于将与磷酸混合后的活性炭原料进行干燥，并具有进料口5和热风出口7；炭化段20，位于所述干燥段1的下游，并与所述干燥段3内部连通，用于对来自所述干燥段1的活性炭原料进行炭化；活化段1，具有出料口6和一次热风进口8，位于所述炭化段20的下游，并与所述炭化段20内部连通，用于对来自所述炭化段20的活性炭炭化原料进行活化处理；其中，所述炭化段20包括炭化装置，所述炭化装置包括：炭化装置本体2，内部具有炭化室4，还具有设置在所述炭化装置本体上；一个二次热风进口9，作为另外一种实施方式，可以具有多个二次热风进口，且所述二次热风进口9位于所述炭化室本体2上。

所述干燥段3、所述炭化段20和所述活化段1优选为相互连通且同步转动的转窑，且所述转窑与水平面成锐角；位于所述转窑内的活性炭原料在转窑的转动和自身重力的双重作用下从干燥段3向活化段1运动。

所述活性炭生产设备的工作过程如下：

通过螺旋输料机将与磷酸混合后的活性炭原料从进料口送入所述干燥段，该活性炭原料在干燥段与来自炭化段的干燥热风接触，进行低温慢速干燥，用于干燥后干燥热风作为尾气从热风出口被排出所述干燥段。干燥后的所述活性炭原料在所述转窑的转动和活性炭原料自重的双重作用下，被传送到所述炭化段，并在所述炭化段内进行炭化，其中，由外部通过一次热风进口通入活化段的热气体经过活化段被通至所述炭化段，其和从外部通过二次热风进口通入至炭化段的含氧气体共同实现对炭化段的活性炭原料进行炭化处理，所得到干燥热风被排入到所述干燥段内用于干燥，其中，所述活性炭原料与所述热气体和所述含氧气体的混合气体接触产生有机挥发物，所述有机挥发物与所述含氧气体中的氧气在炭化段中进行接触，并发生燃烧，从而提供炭化所需的热量。炭化后的所述活性炭原料在转窑的转动和活性炭原料自重的双重作用下被输送至所述活化段，并在所述活化段内与通入到所述活化段的热气体进行接触实现活化，用于活化后的热气体被排至所述炭化段内用于炭化，经过活化后得到的活性炭从出料口输出。

实施例3

本实施例又提供了一种采用上述实施例2所述的活性炭生产设备的活性炭生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将活性炭原料在干燥段通过来自炭化段的干燥热风进行低温慢速干燥，并将用于干燥后的所述干燥热风作为尾气排出所述干燥段；

b.将干燥后的所述活性炭原料在炭化段进行炭化，其中，通过由来自活化段的热气体和通入至炭化段的含氧气体实现对炭化段的所述活性炭原料进行炭化处理，并将得到干燥热风排入到所述干燥段用于干燥，其中，所述活性炭原料与所述热气体和所述含氧气体的混合气体接触产生有机挥发物，所述有机挥发物与所述含氧气体中的氧气在炭化段中进行接触，并发生氧化反应和放出热量，从而提供炭化所需的热量；

c.将炭化后的所述活性炭原料在所述活化段与通入到所述活化段的热气体进行接触实现活化，并将所述热气体排至所述炭化段用于炭化。

上述的活性炭生产方法，其中，通入到所述活化段的热气体的温度为450-700摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度可控制在200-400摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在150-400摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量。其中，所述含氧气体温度优选为可以控制在120-150摄氏度。

上述的活性炭生产方法，其中，所述炭化段所产生的所述干燥热风的温度为150-400摄氏度；所述干燥热风与干燥段内的待干燥的活性炭原料接触，将干燥段内的温度控制在20-150摄氏度，从而实现所述低温慢速干燥。其中，所述低温慢速干燥的时长为1-8小时。另外，所述炭化的时长为0.3-1小时。所述活化的时长为0.3-1小时。

优选地，通入到所述活化段的热气体的温度为450-650摄氏度。

以下通过不同的实验例和数据对比来体现本实用新型实施例的活性炭生产方法的技术效果：

实验例1

准备25吨植物活性炭原料，与磷酸充分混合后，执行以下实验步骤：

a.将与混合物在干燥段通过来自炭化段的温度为的干燥热风进行低温慢速干燥，并将用于干燥后的所述干燥热风作为尾气排出所述干燥段；

b.将干燥后的所述活性炭原料在炭化段进行炭化，其中，通过由来自活化段的热气体和通入至炭化段的含氧气体实现对炭化段的所述活性炭原料进行炭化处理，并将得到干燥热风排入到所述干燥段用于干燥；

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为450摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度450摄氏度，所述热气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在150摄氏度。另外，炭化的时长为0.3小时。所述活化的时长为0.3小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为7.25吨。

实验例2

b.将干燥后的所述活性炭原料在炭化段进行炭化，其中，通过由来自活化段的热气体和通入至炭化段的含氧气体实现对炭化段的所述活性炭原料进行炭化处理，并将得到干燥热风排入到所述干燥段用于干燥，其中，所述活性炭原料与所述热气体和所述含氧气体的混合气体接触产生有机挥发物，所述有机挥发物与所述含氧气体中的氧气在炭化段中进行接触，并发生氧化反应，从而提供炭化所需的热量；

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为450摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度为450摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在150摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量，而通入的所述含氧气体温度为120摄氏度。另外，炭化的时长为0.3小时。所述活化的时长为0.3小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为5.2吨。

实验例3

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为500摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度500摄氏度，所述热气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在200摄氏度。另外，炭化的时长为0.5小时。所述活化的时长为0.5小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为7.4吨。

实验例4

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为500摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度为500摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在200摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量，而通入的所述含氧气体温度为130摄氏度。另外，炭化的时长为0.5小时。所述活化的时长为0.5小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为5.3吨。

实验例5

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为550摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度550摄氏度，所述热气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在250摄氏度。另外，炭化的时长为0.6小时。所述活化的时长为0.6小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为7.3吨。

实验例6

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为550摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度为550摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在250摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量，而通入的所述含氧气体温度为140摄氏度。另外，炭化的时长为0.6小时。所述活化的时长为0.6小时。

实验例7

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为600摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度600摄氏度，所述热气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在300摄氏度。另外，炭化的时长为0.8小时。所述活化的时长为0.8小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为7.5吨。

实验例8

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为600摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度为600摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在300摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量，而通入的所述含氧气体温度为145摄氏度。另外，炭化的时长为0.8小时。所述活化的时长为0.8小时。

实验例9

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为650摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度650摄氏度，所述热气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在350摄氏度。另外，炭化的时长为1小时。所述活化的时长为1小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为7.2吨。

实验例10

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为650摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度为650摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在350摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量，而通入的所述含氧气体温度为150摄氏度。另外，炭化的时长为1小时。所述活化的时长为1小时。

实验例11

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为700摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度700摄氏度，所述热气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在400摄氏度。另外，炭化的时长为1小时。所述活化的时长为1小时。

为了完成上述工艺过程，采用外部热气体产生设备来提供热气体，其中，外部热气体产生设备的耗煤量为7.0吨。

实验例12

其中，通入到所述活化段的热气体的温度为700摄氏度；通入到所述炭化段的热气体温度为700摄氏度，所述热气体和所述含氧气体与位于所述炭化段内的干燥后的所述活性炭原料进行接触，将所述炭化段的炭化室内的温度控制在400摄氏度，从而使得所述活性炭原料在该温度范围内产生有机挥发物，进而使得所产生的有机挥发物与含氧气体在该温度下发生氧化反应，释放炭化所需的热量，而通入的所述含氧气体温度为150摄氏度。另外，炭化的时长为1小时。所述活化的时长为1小时。

上述实施例的数据相关数据，即不同条件下用煤量的变化如下表1所示。

表1：

Claims

1.用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，包括：

炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上，且与所述炭化室连通的进料口和出料口，一次热风进口和热风出口；

其特征在于：还包括至少一个二次热风进口；其中，所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。

2.根据权利要求1的用于磷酸法活性炭生产的炭化装置，其特征在于：

所述炭化装置的所述出料口与所述炭化装置的所述一次热风进口共同为一个进口；所述炭化装置的所述进料口与所述炭化装置的所述热风出口共同为一个出口。

3.一种磷酸法的活性炭生产设备，包括：

干燥段，用于将与磷酸混合后的活性炭原料进行干燥，并具有进料口和热风出口；

炭化段，位于所述干燥段的下游，并与所述干燥段内部连通，用于对来自所述干燥段的活性炭原料进行炭化；

活化段，具有出料口和一次热风进口，位于所述炭化段的下游，并与所述炭化段内部连通，用于对来自所述炭化段的活性炭炭化原料进行活化处理；

其特征在于，所述炭化段包括炭化装置，所述炭化装置包括：炭化装置本体，内部具有炭化室，还具有设置在所述炭化装置本体上；至少一个二次热风进口，且所述二次热风进口位于所述炭化室本体上。

4.根据权利要求3所述的磷酸法的活性炭生产设备，其特征在于，所述干燥段、所述炭化段和所述活化段为相互连通且同步转动的转窑，且所述转窑与水平面成锐角；位于所述转窑内的活性炭原料在转窑的转动和自身重力的双重作用下从干燥段向活化段运动。