CN213356970U - 一种基于dcs控制的炭化料生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DCS控制的炭化料生产系统，包括炭化炉及与其连接的进料系统、加热系统、出料系统及废气处理系统。所述进料系统包括依次连接的物料输送机构、筛分机构、分料机构及给料机构；所述加热系统包括焚烧机构；所述出料系统包括冷渣机及炭化料输送机构、筛分机构、分料机构、出料机构；所述废气处理系统包括废气输送管路及除尘装置、脱硫装置。本系统基于现有的DCS实现生产自动控制，可实现工艺参数的精确控制，同时本系统设备投资少、土建投资少、占地面积小，基于DCS实现自动控制的同时可实现连续生产，提高炭化料生产效率，其生产过程资源利用率高，节能环保，对环境十分友好。

Description

一种基于DCS控制的炭化料生产系统

技术领域

本实用新型涉及炭化料生产工艺，具体涉及一种基于DCS控制的炭化料生产系统。

背景技术

活性炭是多种工业及环保行业的重要材料，市场需求量与日俱增。生产煤质活性炭的主要过程是将原料在一定温度下进行炭化和活化，使其达到规定理化指标。目前，生产活性炭多采用加热炉，而且是以用耐火材料砌成的炉窑为主，其结构包括加料口、炭化段、活化段、出料口和蒸汽供给系统及烟道系统，所存在的问题主要有：

1、排放大量烟雾，对环境污染比较严重；

2、炉体结构复杂，保养维修困难；

3、难以实现自动化连续生产，生产效率低。

生产活性炭所用加热的方法一般有两种：一是煤，一是电，用煤作为加热材料，每吨活性炭需耗煤1.2吨，且有大量烟气排放，给周边造成的严重污染，用电作为加热手段，除耗电量大外，由于炉体结构不尽合理，物料在燃烧过程中排放大量烟雾，对环境污染比较严重。而现在常用的几种炭化炉，如焖烧炉，288型活化炉等，均是高能耗、污染严重、投资大、产品成本高、结构复杂的炉型。

为此，解决活性炭生产过程中物料炭化时间长、关键设备占地面积大、污染严重等问题，是生产企业面临的主要任务。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种基于DCS控制的炭化料生产系统。本申请在进料之前利用余热对物料首先进行预氧化干燥处理，可提高物料炭化率，并提高成品炭化料的生产效率；同时各系统布局设计合理，基于现有DCS实现生产自动控制，可实现工艺参数的精确控制；本申请能源利用率高，节能环保，对环境极为友好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种基于DCS控制的炭化料生产系统，包括炭化炉及与其连接的进料系统、加热系统、出料系统及废气处理系统，其中

所述炭化炉包括设置于其内的转筒，所述转筒包括分设于两端的进料端、出料端，其进料端安装有驱动机构；

所述进料系统包括依次连接的物料输送机构、筛分机构、分料机构及给料机构，所述给料机构连通至转筒进料端；

所述加热系统包括焚烧机构，所述焚烧机构通过输送管路将热量输送至转筒内，所述输送管路连通至转筒出料端；

所述出料系统包括冷渣机，所述冷渣机连通至转筒出料端，并通过管路连接有凉水塔，所述冷渣机出料侧依次连接有炭化料输送机构、筛分机构、分料机构及出料机构；

所述废气处理系统包括连通至转筒进料端的废气输送管路，所述废气输送管路上设有除尘装置、脱硫装置。

进一步地，所述驱动机构包括与转筒进料端固定连接的转轴及与转轴传动连接的电机。

转筒出料端同样固定连接有转轴，主要用于支撑转筒，而进料端的转轴主要用于驱动转筒转动；炭化炉两端设置有支撑于地面的密封端座，密封端座内设有轴承座，转轴安装于轴承座内，由电机驱动时转动，带动与其固定连接的转筒转动，使转筒内物料翻滚，提高加热均匀度并缩短工艺时间；密封端座与转筒之间设置有密封端盖，密封端盖上开设有进/出料口、转轴通过孔，转轴通过孔同时作为烟气输送口/废气排出口，两端的密封端盖外侧分别连接烟气输送管路、废气输送管路。

进一步地，转筒于炭化炉内倾斜安装；倾斜于出料端一侧。

进一步地，所述进料系统中：

所述物料输送机构为若干依次连接的皮带机；

所述物料输送机构与筛分机构之间设置有提升机；

所述筛分机构为振动筛分器；

所述分料机构为螺旋分料器；

所述给料机构为星型下料器。

进一步地，振动筛分器连接有脉冲除尘器。

进一步地，皮带机、提升机、振动筛分器、螺旋分料器、星型下料器均连接有电机。

进一步地，星型下料器通过进料管连通至密封端盖的进料口。

进一步地，所述焚烧机构包括焚烧炉和锅炉，所述焚烧炉通过连通至出料端的焦炉气输送管路将转筒内焦炉气输送至焚烧炉内，并通过烟气输送管路将焚烧产生的高温烟气输送至炭化炉内；所述锅炉设置于焚烧炉上方，其连接有软水槽，所述锅炉通过汽水输送管路分别将高温蒸汽输送至转筒内，汽水输送管路上设有分气缸、汽水分离器及蒸汽电动阀。

汽水输送管路上还设有蒸汽流量计。

进一步地，所述出料系统中：

所述炭化料输送机构为链板机；

所述炭化料输送机构与筛分机构之间设置有提升机；

所述筛分机构为振动筛分器；

所述分料机构为螺旋分料器；

所述出料机构包括设置于螺旋分料器下方的若干料仓及设于每个料仓下端的放料阀。

进一步地，振动筛分器连接有脉冲除尘器。

进一步地，链板机、提升机、振动筛分器、螺旋分料器均连接有电机。

进一步地，所述废气输送管路上安装有废气引风机，所述除尘装置为布袋式除尘器，所述脱硫装置为并列设置的多个脱硫槽。

进一步地，所述烟气输送管路上安装有换热机构，烟气输送管路经换热机构后还连通有余热输送管路，所述余热输送管路末端连接有预氧化干燥机，用于下一循环炭化物料的预氧化干燥处理。

进一步地，所述余热输送管路上设有换热引风机

本申请的基于DCS控制的炭化料生产系统操作原理：

物料经由多个皮带机的输送，到达提升机上端，通过提升机输送至振动筛分器，在振动过程中结合脉冲除尘器对物料进行除杂除尘，除去煤炭物料中夹带的尘土、草屑等较物料轻的杂物，经处理后物料进入螺旋分料器，由螺旋分料器分配至下方加料仓中，通过星型下料器将物料定量输送至卧式炭化炉的转筒内。

物料进入炭化炉后，焚烧机构启动。初始阶段由焚烧炉内焚烧产生升温烟气，经过烟气输送管路进入炭化炉内后对物料加热，煤炭物料受热后产生焦炉气，焦炉气通过焦炉气输送管路、引风机被输送至焚烧炉内，经焚烧后产生高温烟气并通过烟气输送管路全部通入炭化炉内，至此焚烧机构完全启动；

焚烧产生的高温烟气温度较高，不能直接送入炭化炉中，须通过烟气输送管路上的换热机构进行热交换，结合管道中途消耗的热量，使得高温烟气的温度降低，随后高温烟气才可进入炭化炉，为转筒内物料提供炭化反应所需热量；同时，锅炉内的软水因受热产生蒸汽，通过设置于汽水输送管路上的分气缸、汽水分离器进行汽水分离，并将脱水的蒸汽送入炭化炉转筒内，与高温烟气一同为物料提供热量。

其间转筒由转轴、电机驱动保持转动，使转筒内物料翻滚，提高加热均匀度并缩短工艺时间。

一定时间后，物料将成为炭化料。

炭化料由出料端进入下方冷渣机，进行水冷循环换热式降温。冷渣机连接有凉水塔，凉水塔为其提供冷却循环用水。经冷却后的炭化料出料至链板机内，通过链板机、提升机的输送，到达振动筛分器，对炭化炉中的粉尘或未炭化充分的物料等颗粒物进行筛分，经筛分后的炭化料落入下方螺旋分料器，被最终输送至料仓内。

生产、出料期间，本生产系统需对废气进行处理才可排放。

高温烟气由炭化炉进料端排出时，已变为废气，其内含有碳元素、硫元素、氯元素等有害元素，还含有杂质类小颗粒物。废气在废气引风机作用下进入废气输送管路，依次通过换热机构、布袋式除尘器、并列设置的多个脱硫槽处理后，最终排入大气。

为提高物料炭化率、提高成品炭化料的生产效率，本系统在进料之前利用富余热量对原料进行预氧化干燥处理。烟气输送管路经换热机构后连通有余热输送管路，富余热量受换热引风机牵引，经过换热机构必要降温后到达预氧化干燥机，对下一循环炭化物料进行预氧化干燥处理。

本实用新型带来的有益效果有：

本基于DCS控制的炭化料生产系统，布局设计合理，可实现能源的充分利用，由于设置有预氧化干燥处理工序，可有效提高物料炭化率，并提高成品炭化料的生产效率；

本申请基于现有的DCS实现生产自动控制，可实现工艺参数的精确控制；

本申请设置有废气处理装置，节能环保，对环境友好；

本申请设置有冷渣机对出料炭化料进行冷却，较之于喷水熄火冷却工艺，不产生污染，且节约水资源；

本申请设备投资少、土建投资少、占地面积小，基于DCS实现自动控制的同时，可实现连续生产，提高炭化料生产效率。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，

图1为本申请的基于DCS控制的炭化料生产系统结构图；

其中：1-炭化炉，21-加料仓，22-1#分料器；23-1#筛分器；24-皮带机；25-1#脉冲除尘器；31-焚烧炉；32-锅炉；33-1#换热器；34-分气缸；35-汽水分离器；36-软水槽；41-冷渣机；42-链板机；43-2#筛分器；44-2#分料器；45-2#脉冲除尘器；46-料仓；47-凉水塔；51-2#换热器；52-除尘装置；53-脱硫装置；6-预氧化干燥机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连。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实用新型中的具体含义。

参照图1，一种基于DCS控制的炭化料生产系统，包括炭化炉1及与其连接的进料系统、加热系统、出料系统及废气处理系统，其中

炭化炉1包括设置于其内的转筒，转筒包括分设于两端的进料端、出料端，其进料端安装有驱动机构，炭化炉1同时可视为具有进料端、出料端；

进料系统包括依次连接的物料输送机构、筛分机构、分料机构及给料机构，给料机构连通至转筒进料端；

加热系统包括焚烧机构，焚烧机构通过输送管路将热量输送至转筒内，输送管路连通至转筒出料端；

出料系统包括冷渣机41，冷渣机41连通至转筒出料端，并通过管路连接有凉水塔47，冷渣机41出料侧依次连接有炭化料输送机构、筛分机构、分料机构及出料机构；

废气处理系统包括连通至转筒进料端的废气输送管路，废气输送管路上设有除尘装置52、脱硫装置53。

在本申请的一实施例中，驱动机构包括与转筒进料端固定连接的转轴及与转轴传动连接的电机。

转筒出料端同样固定连接有转轴，主要用于支撑转筒，而进料端的转轴主要用于驱动转筒转动。炭化炉1两端设置有支撑于地面的密封端座，密封端座内设有轴承座，转轴即安装于轴承座内，由电机驱动时转动，进而带动与其固定连接的转筒转动，使转筒内物料翻滚，提高加热均匀度并缩短工艺时间。

进一步地，密封端座与转筒之间设置有密封端盖，密封端盖上开设有进/出料口、转轴通过孔，两端的转轴通过孔同时可作为烟气输送口/废气排出口，两端的密封端盖外侧分别连接烟气输送管路、废气输送管路。

进/出料口通过进/出料管连接至对应机构，分别为星型下料器、冷渣机41。

转筒于炭化炉1内倾斜安装；倾斜于出料端一侧，倾角为2°，使其在转动翻滚物料的同时，使物料逐渐滚动至出料端；进料管无需设置开关阀，出料管管口处则需要设置耐高温阀体，以避免物料在炭化过程中滚落至出料管内，并在炭化完成后再开启耐高温阀体出料。

上述结构见于申请人其它申请：可回转扬料的炭化料转筒及由其组成的炭化炉、一种炭化炉密封装置。

在本申请的一实施例中，进料系统中：

物料输送机构为多个依次连接的皮带机24；

物料输送机构与筛分机构之间设置有提升机，采用斗式提升机；

筛分机构为1#筛分器23，采用现有振动筛分器；

分料机构为1#分料器22，采用现有螺旋分料器；

给料机构为现有星型下料器。

振动筛分器还连接有1#脉冲除尘器25。

上述的皮带机24、提升机、振动筛分器、螺旋分料器、星型下料器均连接有电机。

在本申请的一实施例中，焚烧机构包括焚烧炉31和锅炉32，焚烧炉31通过连通至出料端的烟气输送管路将高温烟气输送至炭化炉1内，并由废气输送管路将废气排出，烟气输送管路、废气输送管路上设有换热机构，换热机构采用现有的风冷换热器(1#换热器33)、水冷换热器(2#换热器51)均可。锅炉32安装于焚烧炉31上方，其连接有软水槽36，软水槽36配备有供水泵，锅炉32通过汽水输送管路同时将产生的高温蒸汽输送至转筒内，其间需对蒸汽通过汽水输送管路上设有的分气缸34、汽水分离器35进行汽水分离，汽水输送管路上还设有蒸汽流量计、蒸汽电动阀。

在本申请的一实施例中，出料系统中：

炭化料输送机构为链板机42；

炭化料输送机构与筛分机构之间设置有提升机，采用斗式提升机；

筛分机构为2#筛分器43，采用现有振动筛分器；

振动筛分器连接有2#脉冲除尘器45；

分料机构为2#分料器44，采用现有螺旋分料器；

螺旋分料器下方设有多个料仓46，每个料仓46下端均安装有放料阀。

上述的链板机42、提升机、振动筛分器、螺旋分料器均连接有电机。

在本申请的一实施例中，废气输送管路上安装有废气引风机，除尘装置52采用常用布袋式除尘器，脱硫装置53为并列设置的多个脱硫槽，对废气进行换热、除尘、脱硫处理后排放入大气。

在本申请的一实施例中，烟气输送管路经换热机构后还连通有余热输送管路，余热输送管路末端连接有换热引风机、预氧化干燥机6，预氧化干燥机6为普通桨叶式干燥机，用于下一循环炭化物料的预氧化干燥处理。

本申请的基于DCS控制的炭化料生产系统操作原理：

物料经由多个皮带机24的输送，到达提升机上端，通过提升机输送至振动筛分器，在振动过程中结合脉冲除尘器对物料进行除杂除尘，除去物料中夹带的尘土、草屑等较物料轻的杂物，经处理后物料进入螺旋分料器，由螺旋分料器分配至下方加料仓21中，通过星型下料器将物料定量输送至卧式炭化炉1的转筒内。

物料进入炭化炉1后，焚烧机构启动。初始阶段由焚烧炉31内焚烧产生升温烟气，经过烟气输送管路进入炭化炉1内后对物料加热，煤炭物料升温受热后产生焦炉气，焦炉气通过焦炉气输送管路、引风机被输送至焚烧炉31内，经焚烧后产生高温烟气并再次通过烟气输送管路全部通入炭化炉1内，至此焚烧机构完全启动；

焚烧产生的高温烟气温度较高，不能直接送入炭化炉1中，须通过烟气输送管路上的换热机构进行热交换，结合管道中途消耗的热量，使得高温烟气的温度降低，随后高温烟气才可进入炭化炉1，为转筒内物料提供炭化反应所需热量；同时，锅炉32内的软水因受热产生蒸汽，通过设置于汽水输送管路上的分气缸34、汽水分离器35进行汽水分离，并将脱水的蒸汽送入炭化炉1转筒内，与高温烟气一同为物料提供热量。

其间转筒由转轴、电机驱动保持转动，使转筒内物料翻滚，提高加热均匀度并缩短物料炭化时间。

一定时间后，物料将成为炭化料。

炭化料由出料端进入下方冷渣机41，进行水冷循环换热式降温，冷渣机41为现有水平式滚筒冷渣机，其常作为活性炭冷却机。冷渣机41连接有凉水塔47，凉水塔47为其提供冷却循环用水，凉水塔47配备有供水泵、流量开关。经冷却后的炭化料出料至链板机42内，通过链板机42、提升机的输送，到达振动筛分器，对炭化炉1中的粉尘或未炭化充分的物料等颗粒物进行筛分，经筛分后的炭化料落入下方螺旋分料器，被最终输送至料仓46内，待出料以进行后续活化工序。

生产、出料期间，本生产系统需对废气进行处理才可排放。

高温烟气由炭化炉1进料端排出时，已变为废气，其内含有碳元素、硫元素、氯元素等有害元素，还含有杂质类小颗粒物。废气在废气引风机牵引作用下进入废气输送管路，依次通过换热机构、布袋式除尘器、并列设置的多个脱硫槽处理后，最终排入大气。

为提高物料炭化率、提高成品炭化料的生产效率，本系统在进料之前利用富余热量对原料进行预氧化干燥处理。烟气输送管路经换热机构后连通有余热输送管路，富余热量受换热引风机牵引，经过换热机构必要降温后到达预氧化干燥机，对下一循环炭化物料进行预氧化干燥处理。

需说明，本申请基于现有DCS控制系统进行炭化料生产过程的自动控制，如电机、各阀体、供水泵等的自动控制，其并不涉及对DCS控制系统本身所作出的改进，现有技术中合适、成熟的DCS控制系统均可应用于本申请各实施例中，同时本申请还可应用除DCS控制系统外的其它可行的控制方式。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：包括炭化炉及与其连接的进料系统、加热系统、出料系统及废气处理系统，其中

所述炭化炉包括设置于其内的转筒，所述转筒包括分设于两端的进料端、出料端，其进料端安装有驱动机构；

所述进料系统包括依次连接的物料输送机构、筛分机构、分料机构及给料机构，所述给料机构连通至转筒进料端；

所述加热系统包括焚烧机构，所述焚烧机构通过输送管路将热量输送至转筒内，所述输送管路连通至转筒出料端；

所述出料系统包括冷渣机，所述冷渣机连通至转筒出料端，并通过管路连接有凉水塔，所述冷渣机出料侧依次连接有炭化料输送机构、筛分机构、分料机构及出料机构；

所述废气处理系统包括连通至转筒进料端的废气输送管路，所述废气输送管路上设有除尘装置、脱硫装置。

2.根据权利要求1所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述驱动机构包括与转筒进料端固定连接的转轴及与转轴传动连接的电机。

3.根据权利要求1所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述进料系统中：

所述物料输送机构为若干依次连接的皮带机；

所述筛分机构为振动筛分器；

所述分料机构为螺旋分料器；

所述给料机构为星型下料器。

4.根据权利要求3所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述振动筛分器连接有脉冲除尘器。

5.根据权利要求1所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述焚烧机构包括焚烧炉和锅炉，所述焚烧炉通过连通至出料端的焦炉气输送管路将转筒内焦炉气输送至焚烧炉内，并通过烟气输送管路将焚烧产生的高温烟气输送至炭化炉内；所述锅炉设置于焚烧炉上方，其连接有软水槽，所述锅炉通过汽水输送管路将高温蒸汽输送至转筒内，汽水输送管路上设有分气缸、汽水分离器及蒸汽电动阀；由废气输送管路将废气排出，烟气输送管路、废气输送管路上设有换热机构。

6.根据权利要求1所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述出料系统中：

所述炭化料输送机构为链板机；

所述筛分机构为振动筛分器；

所述分料机构为螺旋分料器；

所述出料机构包括设置于螺旋分料器下方的若干料仓及放料阀。

7.根据权利要求6所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述振动筛分器连接有脉冲除尘器。

8.根据权利要求1所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述废气输送管路上安装有废气引风机，所述除尘装置为布袋式除尘器，所述脱硫装置为脱硫槽。

9.根据权利要求5所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述烟气输送管路上安装有换热机构，烟气输送管路经换热机构后还连通有余热输送管路，所述余热输送管路末端连接有预氧化干燥机，用于下一循环炭化物料的预氧化干燥处理。

10.根据权利要求9所述的基于DCS控制的炭化料生产系统，其特征在于：所述余热输送管路上设有换热引风机。

Images