CN212102000U

CN212102000U - 一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统

Info

Publication number: CN212102000U
Application number: CN202020049843.1U
Authority: CN
Inventors: 刘俊; 李俊华; 刘晓庆; 张利兵; 李怀珠; 张永发; 何守祺; 葛士伟
Original assignee: Shanxi Shunfuxiang Environmental Protection Science And Technology Co ltd; Taiyuan University of Technology
Current assignee: Shanxi Shunfuxiang Environmental Protection Science And Technology Co ltd; Taiyuan University of Technology
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2030-01-10

Abstract

本实用新型属于生产活性炭设备技术领域，具体是一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统。解决现有技术的回转炭化炉的尾气额外焚烧增加燃料成本、曾加废气排放、需额外配置设备等问题，包括燃烧室、炭化炉和固化机，燃烧室与炭化炉的热烟气进口连接，炭化炉的炭化炉进料口与固化机的固化机出料口连接，固化机上还设有固化机进料口，炭化炉的尾气出口通过管路分别接旋风分离器的进风口、燃烧室的荒煤气进口以及固化机的热烟气进气口连通，旋风分离器的出风口通过管路分别与固化机热烟气进气口以及燃烧室的荒煤气进口连通，固化机的热解气出口通过管路与燃烧室的荒煤气进口连通。

Description

一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统

技术领域

本实用新型属于生产活性炭设备技术领域，具体是一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统。

背景技术

活性炭目前在环境保护，工业与民用方面己被大量使用，并且取得了相当的成效。活性炭应用广泛，需求稳定，环境及政策利多发展。活性炭作为生产生活必备，国内产能有日益增多趋势。活性炭的制备过程中需要经过磨粉、混捏、造粒、炭化、活化、振筛包装等过程，而炭化过程对于活性炭产品的综合性能有较大影响；煤料在炭化过程会产生炭化尾气，其组成主要为两部分:一部分为炭化时外加燃料热源燃烧产生的高温加热气体，主要成分为CO₂、 H₂O、 N₂及少量的SO₂和CO；另一部分为物料炭化热分解时所产生的挥发物组分，如CO、 H₂、 CH₄、烷烃、烯烃、煤焦油等。炭化尾气中含有少量有毒有害物质，这些气体直接排入大气将给周围环境造成污染，因此炭化尾气需要经过处理才能直接排人大气。目前，炭化尾气处理采用的方法主要有两类:一类是焚烧法；另一类是电捕集器法。

焚烧法是使炭化尾气进人焚烧炉，在800-950℃的高温条件下并有过量空气的气氛中充分燃烧，将可燃气体及有害物质全部燃烧成CO₂后排入大气。焚烧炉中燃烧产生的热量可以通过废热锅炉进行回收产生蒸汽。这种方法投资少，操作简单，能够脱除绝大部分对环境有害的物质，同时可以产生活性炭生产过程所需要的蒸汽，因此焚烧法在活性炭生产中采用比较普遍。电捕集器法是采用成套工艺设备通过捕集、回收、燃烧、净化等过程将炭化尾气净化排人大气，但这种方法一次性投资较大，产生的工业废水中含有氰、酚等化合物，净化处理比较困难，运行成本较高，焦油回收效率低，目前该方法在国内活性炭行业尚无成功范例。

专利申请号为CN2549414的专利文件公开了一种炭化炉尾气余热利用装置，包括回转炉、烟道、烟囱等，将回转炉产生的尾气送到焚烧室燃烧，燃烧后的烟气经烟道进入另外的设置的余热回收气的燃烧室再燃烧，通过吸热装置进行热交换，达到余热利用的目的。该技术对立式回转炉产生的尾气余热有一定的利用效果，但是没有解决烟气燃烧过程中烟气浓度过高或过低、烟气温度不能控制的问题，烟尘仍不能达理想状态。

专利申请号为CN2937845Y的专利文件公开了一种活性炭炭化炉尾气余热利用装置，焚烧炉、燃烧室、余热回收器、烟道，炭化炉尾气进入焚烧炉引燃，随烟气在进入燃烧炉充分燃烧，燃烧后烟气经余热回收器热交换后，由烟道排出。虽然所述发明能实现余热利用，实现对活性炭粉末的排放量的控制，但热解气额外焚烧后直接排放或用余热锅炉产生蒸汽后排放，不仅增加燃料成本，还增加了废气的排放，既不节能又不环保。

同时目前传统的活性炭制备炉大多采用进料段、扬料段、炭化段、活化段四段一体的活性炭炉，在其炭化段物料在底部堆积，不能充分与热烟气接触反应，对炉体空间利用率低，限制单炉产能。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术的回转炭化炉的尾气额外焚烧增加燃料成本、曾加废气排放、需额外配置设备等问题，提供一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统。

本实用新型采取以下技术方案：一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统，包括燃烧室、炭化炉和固化机，燃烧室与炭化炉的热烟气进口连接，炭化炉的炭化炉进料口与固化机的固化机出料口连接，固化机上还设有固化机进料口，炭化炉的高温热烟气出口通过管路分别接旋风分离器的进风口I、燃烧室的荒煤气进口以及固化机的热烟气进气口连通，旋风分离器的出风口通过管路分别与固化机热烟气进气口以及燃烧室的荒煤气进口连通，固化机的热解气出口通过管路与燃烧室的荒煤气进口连通。

进一步的，炭化炉包括可以自转的炉体，炉体的炉尾高度高于炉头高度，炉体中心设置有中心风管，炉体内设置有沿中心风管设置的若干腔体，腔体内沿腔体壁设置有若干梯形阶，中心风管两端通过密封转动法兰分别与固定的进风口II和出风口II相连，炉体的炉尾与螺旋进料机和进料斗I连接，并在炉体的炉尾连接沉积室，沉积室与高温热烟气出口连接，炉体的首部为出料段，出料段下部设置出料装置，出料装置与导料装置连接，出料段与燃烧室连通；所述的梯形阶为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶的斜坡迎面与炉体转动方向一致，梯形阶长度与转动炉体一致。

进一步的，固化机包括固化机主体，固化机主体底部设置热烟气进气口，热烟气进气口与设置在固化机主体内部的热烟气气体分布器，热烟气气体分布器上方设置传送带，固化机主体位于传送带的端部处设置固化产品出口，传送带上方设置固化装置，固化机主体顶部设置热解气出口；所述的固化装置包括进料斗II、导料装置、传动轴、一级滚筒、二级滚筒以及三级滚筒，进料斗与一级滚筒的进料端连接，一级滚筒、二级滚筒以及三级滚筒依次连接，一级滚筒、二级滚筒和三级滚筒的衔接处设置有重叠且留有空隙，传动轴设置在一级滚筒、二级滚筒和三级滚筒内，传动轴通过不锈钢管支架分别与一级滚筒、二级滚筒和三级滚筒固定，传动轴端部与动力系统连接，三级滚筒的出料端与导料装置连接，导料装置与出料装置连接，出料装置底部接传送带。

还包括控制装置，控制装置包括设置在热烟气进气口温度传感器、设置在固化机荒煤气进口处的烟气分析仪和流量传感器以及设置在炭化炉热烟气进口处的温度传感器，温度传感器、烟气分析仪和流量传感器分别与控制器电性连接，控制器电性连接管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀，管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀设置在每个管路中。

与现有技术相比，本实用新型在固化机、炭化炉，燃烧室和旋风分离器间构建气路，通过控制器最终实现对固化机、炭化炉的高温热解气循环的控制，以及对整个系统实时监控。一方面生产产生的热解气又用于再生产，热解气和烟气在所述工艺中循环，减少废气排放，提高生产效率和安全性，实现高产、节能的目标；另一方面避免为利用余热而额外增加设备，降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型生产线结构示意图；

图2为炭化炉结构示意图；

图3为炭化炉内部腔体的截面图；

图4为固化机的正视图；

图5为固化机的左视图；

图6为固化机的俯视图；

图7为固化机一组固化装置及其进出料装置；

图中A、燃烧室；B、炭化炉；C、固化机；1、固化机进料口；2、固化机出料口；3、炭化炉进料口；4、炭化炉出料口；5、荒煤气进口；6、进风口；7、出风口；8、热烟气进口；9、外部燃气进口；b1、进料斗I；b 2、螺旋进料机；b3、中心风管；b4、出料段；b10、进风管；b11、导料、出料装置；b12、沉积室；b13、高温热烟气出口；b14、出风管；b15、304不锈钢焊钉；b16、耐火浇注料；b17、S形支撑钢板；b18、梯形阶；c1、进料斗II；c2、热解气出口；c3、动力系统；c4、出料装置；c5、传送带；c6、热烟气气体分布器；c7、热烟气进气口；c8、导料装置；c9、传动轴；c10、人孔；c11、一级滚筒；c12、二级滚筒；c13、三级滚筒；c14、固化产品出口；c15、动力系统支架；c16、不锈钢管支架，c17-固化机主体。

具体实施方式

如图1所示，一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统，包括燃烧室A、炭化炉B和固化机C，燃烧室A与炭化炉B的热烟气进口8连接，炭化炉B的炭化炉进料口3与固化机C的固化机出料口2连接，固化机C上还设有固化机进料口1，炭化炉B的高温热烟气出口b13通过管路分别接旋风分离器D的进风口I6、燃烧室A的荒煤气进口5以及固化机C的热烟气进气口c7连通，旋风分离器D的出风口7通过管路分别与固化机C热烟气进气口c7以及燃烧室A的荒煤气进口5连通，固化机C的热解气出口c2通过管路与燃烧室A的荒煤气进口5连通。

固化机和炭化炉所产生的热解气，由设在尾气出口和荒煤气出口的引风机输送到燃烧室燃烧，同时根据固化机和炭化炉气体出口设置的烟气分析仪和流量传感器，适当补充外部燃气燃烧，保证炭化产品质量；燃烧室产生的高温热烟气由热烟气进口进入炭化炉，炭化过程产生的热解气由尾气出口的引风机送至旋风分离器除尘，除尘后的高温热解气分两路，分别进入燃烧室荒煤气进口和固化热解气进口，固化机产生的热解气由设在热解气出口的引风机送至燃烧室燃烧；温度传感器、烟气分析仪和流量传感器，都与所述控制器电性连接，控制器电性连接管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀。由此完成热解气和热烟气在固化机、炭化炉、燃烧室、旋风分离器间的循环，减少废气排放，提高生产效率和安全性，实现高产、节能的目标。

如图2、3所示，炭化炉B包括可以自转的炉体b19，炉体b19的炉尾高度高于炉头高度，炉体b19中心设置有中心风管b3，炉体b19内设置有沿中心风管b3设置的若干腔体，腔体内沿腔体壁设置有若干梯形阶b18，中心风管b3两端通过密封转动法兰b5分别与固定的进风口b10和出风口b14相连，炉体b19的炉尾与螺旋进料机b2和进料斗b1连接，并在炉体b19的炉尾连接沉积室b12，沉积室b12与高温热烟气出口b13连接，炉体b19的首部为出料段b4，出料段b4下部设置出料装置，出料装置与导料装置b11连接，出料段b4与燃烧室b7连通。采用的特殊结构的炉体，能够保证炉体内温度控制在700~800 ^oC，并且增大接触面原料和热空气能够充分接触炭化，与现有回转式活性炭制备炉相比，能充分利用炉体空间，增大产能，所得产品质量也有所提高。

中心风管b3采用材质为06Cr25Ni20（GB/T20878-2007）的不锈钢钢管，通过S形支撑钢板b17与炉体外壳连接，中心风管b3能够有效避免炉体过热带来的损坏，控制炭化质量，延长炭化炉使用寿命。中心风管b3的两端通过密封转动法兰与固定的进风口b10、出风口b14相连，能够有效利用余热，方便安装。

S形支撑钢板b17采用S310不锈钢材质，与回转炉体等长，其两端分别以一定的弧度与外壳和中心风管b3连接，构成四个腔体，采用莫来石Al₂O₃-SiO₂耐火浇注料浇注其表面，能够保证回有较好的耐磨强度与使用寿命，回转炉外部均设置有保温层。

炭化原料经进料斗b1和螺旋进料机b2从炉尾进入回转炭化炉内部，随炉体转动依次进入每个炭化炉腔体，经过与热烟气逆流接触后，最终通过出料设备和收料、导料装置b11导到筛分和包装工段；出料段b4为光滑面的耐火浇注料构成，其下端与收料、导料装置b11相连接。

如图3所示，梯形阶b18为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶b18的斜坡迎面与炉体b19转动方向一致，梯形阶b18长度与转动炉体一致。能够保证炭化原料在腔体充分抛洒避免过度堆积，热烟气与物料逆流接触，这样增大了炭化原料与烟气的接触面积，能够保证炭化质量。

如图4-7所示，固化机C包括固化机主体c17，固化机主体c17底部设置热烟气进气口c7，热烟气进气口c7与设置在固化机主体c17内部的热烟气气体分布器c6，热烟气气体分布器c6上方设置传送带c5，固化机主体c17位于传送带c5的端部处设置固化产品出口c14，传送带c5上方设置固化装置，固化机主体c17顶部设置热解气出口c2。

固化装置包括进料斗c1、导料装置c8、传动轴c9、一级滚筒c11、二级滚筒c12以及三级滚筒c13，进料斗IIc1与一级滚筒c11的进料端连接，一级滚筒c11、二级滚筒c12以及三级滚筒c13依次连接，一级滚筒c11、二级滚筒c12和三级滚筒c13的衔接处设置有重叠且留有空隙，传动轴c9设置在一级滚筒c11、二级滚筒c12和三级滚筒c13内，传动轴c9通过不锈钢管支架c16分别与一级滚筒c11、二级滚筒c12和三级滚筒c13固定，传动轴c9端部与动力系统c3连接，三级滚筒c13的出料端与导料装置c8连接，导料装置c8与出料装置c4连接，出料装置c4底部接传送带c5。

采用的特殊结构和特定排列方式的固化装置，能够保证原料固化过程产生的热解气顺利排出再利用，避免原料粘结，有效提升活性炭的耐磨抗压强度，并且将原料分组固化，造粒料与热烟气接触效率更加充分，与现有网带式干燥机和回转式炭化炉相比，有效避免固化过程原料粘结成块，该固化机能够顺利排出并有效利用低温热解气，能够极大提高活性炭固化产品产量，同时能够有效提升活性炭的耐磨抗压品质。

原料经进料斗IIc1进入固化装置进料端，然后依次经过一级滚筒c11、二级滚筒c12、三级滚筒c13，其中一级滚筒进料端为半封口，原料完成固化过程后，到达导料装置c8，经出料装置c4最终由传送带c5导到筛分和包装工段。

进料斗IIc1，其末端位于一级滚筒内，采用重力自然下料方式，每组固化装置都配有一个进料斗。

导料装置c8与三级滚筒连接，固定在固化机壁上，末端与出料装置连接，每组固化装置配有一个导料装置，采用圆弧形构造，避免死角，能够保证顺利出料。

出料装置c4固定在固化机壁上，其管径根据产量需求调整，保证固化产品适当充满出料装置又能顺利出料，其末端与传送带衔接，固化产品由传送带5输出；每四个导料装置c8共用一个出料装置c4，每两个出料装置c4共用一个传送带c5，固化机外部均设置有保温层。

图1中固化机进料口接图4中进料斗II；图4中固化产品出口c14接图1固化机出料口2；图1中炭化炉进料口3为接图2中的进料斗Ib1，图2中导料、出料装置b11接图1中炭化炉出料口4。

还包括控制装置，控制装置包括设置在热烟气进气口c7温度传感器、设置在固化机荒煤气进口5处的烟气分析仪和流量传感器以及设置在炭化炉热烟气进口8处的温度传感器，温度传感器、烟气分析仪和流量传感器分别与控制器电性连接，控制器电性连接管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀，管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀设置在每个管路中。

Claims

1.一种高产量、节能活性炭炭化炉生产系统，其特征在于：包括燃烧室I（A）、炭化炉（B）和固化机（C），燃烧室I（A）与炭化炉（B）的热烟气进口（8）连接，炭化炉（B）的炭化炉进料口（3）与固化机（C）的固化机出料口（2）连接，固化机（C）上还设有固化机进料口（1），炭化炉（B）的高温热烟气出口（b13）通过管路分别接旋风分离器（D）的进风口I（6）、燃烧室I（A）的荒煤气进口（5）以及固化机（C）的热烟气进气口（c7）连通，旋风分离器（D）的出风口I（7）通过管路分别与固化机（C）热烟气进气口（c7）以及燃烧室I（A）的荒煤气进口（5）连通，固化机（C）的热解气出口（c2）通过管路与燃烧室I（A）的荒煤气进口（5）连通。

2.根据权利要求1所述的高产量、节能活性炭炭化炉生产系统，其特征在于：所述的炭化炉（B）包括可以自转的炉体（b19），炉体（b19）的炉尾高度高于炉头高度，炉体（b19）中心设置有中心风管（b3），炉体（b19）内设置有沿中心风管（b3）设置的若干腔体，腔体内沿腔体壁设置有若干梯形阶（b18），中心风管（b3）两端通过密封转动法兰（b5）分别与固定的进风口II（b10）和出风口II（b14）相连，炉体（b19）的炉尾与螺旋进料机（b2）和进料斗I（b1）连接，并在炉体（b19）的炉尾连接沉积室（b12），沉积室（b12）与高温热烟气出口（b13）连接，炉体（b19）的首部为出料段（b4），出料段（b4）下部设置出料装置，出料装置与导料装置I（b11）连接，出料段（b4）与燃烧室II（b7）连通；所述的梯形阶（b18）为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶（b18）的斜坡迎面与炉体（b19）转动方向一致，梯形阶（b18）长度与转动炉体一致。

3.根据权利要求1所述的高产量、节能活性炭炭化炉生产系统，其特征在于：所述的固化机（C）包括固化机主体（c17），固化机主体（c17）底部设置热烟气进气口（c7），热烟气进气口（c7）与设置在固化机主体（c17）内部的热烟气气体分布器（c6），热烟气气体分布器（c6）上方设置传送带（c5），固化机主体（c17）位于传送带（c5）的端部处设置固化产品出口（c14），传送带（c5）上方设置固化装置，固化机主体（c17）顶部设置热解气出口（c2）；所述的固化装置包括进料斗II（c1）、导料装置II（c8）、传动轴（c9）、一级滚筒（c11）、二级滚筒（c12）以及三级滚筒（c13），进料斗II（c1）与一级滚筒（c11）的进料端连接，一级滚筒（c11）、二级滚筒（c12）以及三级滚筒（c13）依次连接，一级滚筒（c11）、二级滚筒（c12）和三级滚筒（c13）的衔接处设置有重叠且留有空隙，传动轴（c9）设置在一级滚筒（c11）、二级滚筒（c12）和三级滚筒（c13）内，传动轴（c9）通过不锈钢管支架（c16）分别与一级滚筒（c11）、二级滚筒（c12）和三级滚筒（c13）固定，传动轴（c9）端部与动力系统（c3）连接，三级滚筒（c13）的出料端与导料装置II（c8）连接，导料装置II（c8）与出料装置（c4）连接，出料装置（c4）底部接传送带（c5）。

4.根据权利要求1所述的高产量、节能活性炭炭化炉生产系统，其特征在于：还包括控制装置，控制装置包括设置在热烟气进气口（c7）温度传感器、设置在固化机荒煤气进口（5）处的烟气分析仪和流量传感器以及设置在炭化炉热烟气进口（8）处的温度传感器，温度传感器、烟气分析仪和流量传感器分别与控制器电性连接，控制器电性连接管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀，管路流量调节阀和外部燃气流量调节阀设置在每个管路中。