CN217103090U - 物理法制备活性炭两级流化活化一体炉及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉及系统，所述一体炉包括炉体，所述炉体包括上部流化区和下部流化区；所述上部流化区上部设置有上部空气极箱，所述上部流化区内设置多个与所述上部空气极箱连通的风帽；所述下部流化区设有混合气体极箱，所述混合气体极箱位于所述炉体内部底端，所述混合气体极箱上部设有多个风帽；本实用新型的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，能够更好的保护物料中的固定碳，减少固定碳的无效烧蚀。本实用新型的活化一体炉利用流化床的优点，传质传热快，反应均匀、活化剂利用效率高、节能，而且反应料层中的物料温度可控制，提高了活性炭的收率，可以制备高品质活性炭。

Description

物理法制备活性炭两级流化活化一体炉及系统

技术领域

本实用新型涉及活化炉技术领域，具体涉及一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉及系统。

背景技术

现有制备活性炭的工业化装置中，有以下几种：一、斯列普炉：斯列普炉起停困难，活化周期长，水蒸汽活化剂的使用效率低，以水处理炭碘吸附值1000为例，物料的停留时间大于48h，物料中固定碳转化率≤50％；二、回转炉：分解产生初级活性炭产品，且活性炭产量低。内热式，因气体接触不均匀，转化率低，活性炭品质差，产量低，不好管理；外热式，无法运用高温工况的物料，物料对装备硫氢腐蚀严重，无法大面积推广应用。以传导加热方式，受到载体材料的限制停留时间6h以上；三、多段炉(耙式炉)：造价高昂、维护成本高，活化过程存在死角，不容易管理，停留时间在8h以上。

综上所述，现有活化炉系统存在如下缺陷：原料的选择性差，维护成本高，活化时间偏长，导致无效活化较多，把活化合格的有效孔结构扩大为无效的大孔，导致成品转化率低；活化尾气难于处理，甚至需要外部热源来进行无害化处理；由于常规活化采用的原料为碳化料，需冷却直接水冷或间冷，导致原料热解过程中打开的孔隙再次封闭起来，导致活化难度增加，同时抑制了制备高品质活性炭的可能。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉及系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉所述一体炉包括炉体，

所述炉体包括上部流化区和下部流化区；

所述上部流化区上部设置有上部空气极箱，所述上部流化区内设置多个与所述上部空气极箱连通的风帽；

所述下部流化区设有混合气体极箱，所述混合气体极箱位于所述炉体内部底端，所述混合气体极箱上部设有多个风帽；

所述炉体的底部设有低位出渣口和高位出渣口，所述高位出渣口的高度高于所述混合气体极箱的风帽的高度。

本实用新型的一个实施例中，所述高位出渣口及低位出渣口至少设置为2个以上。

本实用新型的一个实施例中，所述一体炉的上部还设有料仓。

本实用新型的一个实施例中，所述低位出渣口通过出渣管与第一冷渣机连接；

所述高位出渣口通过出渣管与第二冷渣机连接。

本实用新型还提供一种物理法制备活性炭的系统，其包括旋风分离器、空气煤气换热器、烟气蒸汽换热器、分气缸、烟气余热蒸汽锅炉、第一气体混合器、第二气体混合器以及所述的两级流化活化一体炉；

所述活化一体炉上部流化区的煤气出口通过所述旋风分离器与所述空气煤气换热器连接；

所述空气煤气换热器分别与所述第一气体混合器连接、焚烧炉连接；

所述烟气蒸汽换热器分别与所述第一气体混合器、分气缸、焚烧炉和烟气余热锅炉连接；

所述烟气余热锅炉与分气缸连接；

所述第一气体混合器与所述混合气体极箱连接；

所述分气缸通过所述第二气体混合器与所述上部空气极箱连接。

本实用新型的一个实施例中，所述系统还包括省煤器、烟气布袋除尘器、引风机以及烟筒；

所述烟气余热蒸汽锅炉与所述省煤器连接；

所述省煤器通过所述烟气余热锅炉与所述烟气布袋除尘器连接；

所述布袋除尘器通过引风机与所述烟筒连接。

本实用新型的一个实施例中，所述空气煤气换热器与焚烧炉之间设有低氮燃烧器离心鼓风机。

本实用新型的一个实施例中，所述分气缸和所述第二气体混合器之间设有第一罗茨风机；

所述空气煤气换热器连接有第二罗茨风机。

本实用新型的一个实施例中，所述旋风分离器还连接有密封间冷料罐。

本实用新型的一个实施例中，具有如下优点：

本实用新型的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，能够更好的保护物料中的固定碳，减少固定碳的无效烧蚀。本实用新型的活化一体炉利用流化床的优点，传质传热快，反应均匀、水蒸气活化剂利用效率高、活化时间短、节能，而且反应料层中的物料温度可控制，可制备高品质活性炭。

本实用新型的一体炉的炉内是微正压连续运行，产生的活化尾气可以安全输送，尾气的热值大于800大卡/m³，无酚水类污染，可以资源化利用，物料的利用效率高，原材料转化率高，产量大，气废能资源化利用，无液废，安全节能。

本实用新型提供的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉能够持续供热，有效供给活化剂，使得气体与物料均匀接触，活化均匀，活性炭品质稳定均匀，所有反应流程可调整控制，固体颗粒停留时间少于150min。

本实用新型的活化一体炉的上部流化区能够迅速热解、初步活化物料；物料进入下部流化区，使得活化物料的强度增加，起到预氧化作用，在保证下部流化状态的气量的情况下，可减少空气体积的投入量，增加活性炭收率，在混合气体中，空气量的体积占比少于50％，混合气体中氧气的体积占比少于15％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的物理法制备活性炭系统的组成示意图；

图中：100-活化一体炉；110-上部空气极箱；111-风帽；120-混合气体极箱；121-出渣管；122-高位出渣口；123-低位出渣口；140-第二冷渣机；150-第一冷渣机；200-料仓；300-分气缸；310-第一气体混合器；312-第一罗茨风机；313-第二罗茨风机；320-第二气体混合器；400-空气煤气换热器；500-焚烧炉；600-料罐；620-烟气蒸汽换热器；700-烟气余热蒸汽锅炉；800-省煤器；900-烟气布袋除尘器；910-引风机；920-烟筒。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图1所示，本实用新型提供一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，该一体炉包括炉体100，炉体100包括上部流化区和下部流化区；上部流化区上部设置有上部空气极箱110、流化区内设置多个风帽111，风帽111与上部空气极箱110连通；下部流化区设有混合气体极箱120，混合气体极箱120上部设有多个风帽111，高温过热水蒸气进入炉内混合气体极箱，过热水蒸气均匀分布，与下部的高温炭料深度活化，同时给物料降温，水蒸气与碳的活化反应是吸热反应。炉体的底部设有低位出渣口123和高位出渣口122，低位出渣口123和高位出渣口122均设置2个以上，低位出渣口123通过出渣管与第一冷渣机150连接，高位出渣口122通过出渣管与第二冷渣机140连接。高位出渣口的高度高于风帽30-50cm。通过低位出渣口和高位出渣口可分别收集品质不同的活性炭，且在该活化反应过程中，投入物料固定碳转化率为50-80％，物料在两级流化区中停留时间小于150min。

本实用新型的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉中，物料从一体炉的进料口进入一体炉后，在一体炉内下行(流化)到出炉过程中，能够依次通过二氧化碳与碳活化，以及水蒸气与碳活化，同时待活化物料快速升温，闪速热解；以二氧化碳及水蒸气为活化剂，与碳进行活化反应，反应热的提供是底部上来的活化尾气与高温空气中的氧气放热实现的活化反应。本实用新型的两级流化活化一体炉，设置上部流化区以及下部流化区，且在上部流化区内设置风帽111，增加了水蒸气活性剂的分解效率，减少了水蒸汽的投放量，节能的同时缩短了活化时间，也减少了活化过程中碳表面的无效活化。

作为可变换的实施方式，两级流化活化一体炉中，在上部流化区和下部流化区之间，再设置一组风帽111，使得物料在炉体100内更充分均匀活化。

本实用新型的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉的上部还设有料仓200，通过料舱向炉体100内加入待活化的物料半焦/原煤，高位出渣口通过出渣管121道与第二冷渣机140连接，低位出渣口通过出渣管与第一冷渣机150连接；经过活化处理获得的活性炭经出渣管121道进入到第二冷渣机140及第一冷渣机150中。

本实用新型还提供一种物理法制备活性炭的系统，其包括两级流化活化一体炉、旋风分离器、空气煤气换热器400、烟气蒸汽换热器620、分气缸300、烟气余热锅炉700、第一气体混合器310以及第二气体混合器320；

活化一体炉上部流化区的煤气出口通过旋风分离器与空气煤气换热器400连接；空气煤气换热器400分别与第一气体混合器310、焚烧炉500连接；焚烧炉500与烟气蒸汽换热器620连接，烟气蒸汽换热器620分别与分气缸300、烟气余热锅炉700、第一气体混合器310连接。

第一气体混合器310与混合气体极箱120连接；分气缸300与通过第二气体混合器320与上部空气极箱110连接。

进一步的，本实用新型的一种物理法制备活性炭的系统还包括省煤器800、烟气布袋除尘器900、引风机910以及烟筒920；省煤器800通过烟气余热蒸汽锅炉700与烟气布袋除尘器900连接；布袋除尘器通过引风机910与烟筒920连接。空气煤气换热器400与焚烧炉500之间设有低氮燃烧器离心鼓风机(轴向离心鼓风机)。

本实用新型物理法制备活性炭的系统中，在活化一体炉内反应后的活化煤气经旋风分离器分离后，获得粉状活性炭，旋风分离器还连接有密封间冷料罐600，粉炭进入到料罐600中进行收集；分离后的高温煤气经空气煤气换热器400换热，换热后的煤气再经焚烧炉500焚烧后，经过烟气蒸汽换热器620进入到烟气余热蒸汽锅炉700中，再经省煤器800、烟气布袋除尘器900后排出；

省煤器800中换热后的热水，在烟气余热蒸汽锅炉700中加热获得饱和水蒸汽，饱和水蒸汽从烟气余热蒸汽锅炉700进入到分气缸300中，进入分气缸300中的饱和水蒸汽一部分经过烟气蒸汽换热器620后进入到第一气体混合器310中，经第一气体混合器310进入到混合气体极箱内，另一部分经第二气体混合器320进入到上部空气极箱110中。

分气缸300和第二气体混合器320之间设有第一罗茨风机312，同样第一罗茨风机312使得饱和水蒸汽和空气充分混合；空气煤气换热器400和连接有第二罗茨风机313，第二罗茨风机313进入的空气经过空气煤气换热器400进一步换热，收集显热热量，变成过热空气进入混合器310，混合后经混合气体极箱120输入炉内。

两级流化活化中，水蒸气分解效率高，节约了水蒸气，导致旋风后端的活化尾气热值高，可以作为能源利用(与传统的斯列普炉，回转窑，耙式炉等相比较，他们的尾气是气废，需要外部热源做无害化处理后才能排放，此实用新型专利经济利用价值高)

本实用新型的活化一体炉的上部流化区能迅速热解、初步活化物料，物料高温进入下部流化区，物料与上部通入的空气中的氧气起到预氧化的作用，使得活化物料的强度增加，在保证下部物料流化状态的气量的情况下，可减少空气的投入量，增加活性炭收率，在混合气体极箱中，空气量的体积占比少于50％，混合气体中氧气的体积占比少于15％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，其特征在于，所述一体炉包括炉体，

所述炉体包括上部流化区和下部流化区；

所述上部流化区上部设置有上部空气极箱，所述上部流化区内设置多个与所述上部空气极箱连通的风帽；

所述下部流化区设有混合气体极箱，所述混合气体极箱位于所述炉体内部底端，所述混合气体极箱上部设有多个风帽；

所述炉体的底部设有低位出渣口和高位出渣口，所述高位出渣口的高度高于所述混合气体极箱的风帽的高度。

2.如权利要求1所述的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，其特征在于，

所述高位出渣口及低位出渣口至少设置为2个以上。

3.如权利要求1所述的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，其特征在于，

所述一体炉的上部还设有料仓。

4.如权利要求1所述的物理法制备活性炭两级流化活化一体炉，其特征在于，

所述低位出渣口通过出渣管与第一冷渣机连接；

所述高位出渣口通过出渣管与第二冷渣机连接。

5.一种物理法制备活性炭两级流化活化一体炉的系统，其特征在于，包括旋风分离器、空气煤气换热器、烟气蒸汽换热器、分气缸、烟气余热锅炉、第一气体混合器、第二气体混合器以及权利要求1-4中任一所述的两级流化活化一体炉；

所述活化一体炉上部流化区的煤气出口通过所述旋风分离器与所述空气煤气换热器连接；

所述空气煤气换热器分别与所述第一气体混合器连接、焚烧炉连接；

所述烟气蒸汽换热器分别与所述第一气体混合器、分气缸、焚烧炉和烟气余热锅炉连接；

所述烟气余热锅炉与分气缸连接；

所述第一气体混合器与所述混合气体极箱连接；

所述分气缸通过所述第二气体混合器与所述上部空气极箱连接。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括省煤器、烟气布袋除尘器、引风机以及烟筒；

所述烟气余热锅炉与所述省煤器连接；

所述省煤器通过所述烟气余热锅炉与所述烟气布袋除尘器连接；

所述布袋除尘器通过引风机与所述烟筒连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述空气煤气换热器与焚烧炉之间设有低氮燃烧器离心鼓风机。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述分气缸和所述第二气体混合器之间设有第一罗茨风机；

所述空气煤气换热器连接有第二罗茨风机。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述旋风分离器还连接有密封间冷料罐。

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