CN218434919U - 一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，具体涉及活化炉活性炭制备装置领域。所述装置包括：料仓、起停炉备用料仓、密封螺旋输送机、加料管、夹套管式风帽、冷料机、布料器、混合气体箱、冷渣机、气力输送单元、旋风分离器、密封料罐、袋式过滤器、换热单元；所述装置还分深度活化区、流化热解及初步活化区和灰渣区。本实用新型充分运用流化床传质传热快的优点，将热解及活化尾气的能量高效的用于料层中，与氧气发生气/气均相放热反应，反应均匀充分，减少了固定碳的无效烧蚀，大大缩短了反应时间，高效节能，同时提升了活性炭的品质，且可加工粉状碳质材料，具有广阔的应用前景。

Description

一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置

技术领域

本实用新型涉及活化炉活性炭制备装置领域，具体涉及一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置。

背景技术

目前活性炭制备领域分为碳化及活化两个独立的工艺流程，分别采用碳化炉及活化炉两步来完成，设备复杂、损耗多、能量消耗大，且对固体粒径有严格的要求，粉状及细颗粒碳质材料无法进行碳化、活化。当前，活性炭的物理活化有多种炉型和活化工艺，主要炉型有斯列普活化炉、回转炉、

多段炉等，其活化过程都是活化剂(气体)与固体颗粒表面接触，活化剂气体在高温下由于气体扩散作用与碳层进行气固吸热反应进行活化，因此现有炉型都存在活化速度慢、活化周期长，活化剂消耗量大，产品品质一致性差等问题，而且体积庞大造价高、原料要求限制多等。

目前普遍使用的斯列普活化炉结构复杂、开停炉时间长，活化剂(蒸汽) 利用率低，耗量大，污染严重；回转活化炉的最大缺点是，能耗高、单位体积产量低，污染严重；多段炉造价昂贵，建设周期长，对材料要求高，其中耐热钢材需由国外进口。并且，以上各种活化炉炉型只能使用颗粒状碳质材料，均无法对粉状碳质原料进行活化。

随着活性炭的用量越来越大，对废旧活性炭的再生回用的需求越来越强烈，在当前“碳达峰”的大环境下，废旧活性炭的再生利用是节能减排的很好途径。目前，对废旧活性炭的再生技术，一般是使用耙式炉和回转炉两种，但是均需要消耗大量的燃料气来提供再生热量，且只能再生颗粒状的废旧活性炭，不适用颗粒较小或粉状活性炭，同时再生后的活性炭品质也下降很多。

发明内容

为此，针对上述技术的不足，本实用新型提供了一种物理法制备活性炭流化热解活化一体化装置，是一种气固直接流态化接触的热解、活化技术，也是一种先进的碳质材料物理法流化热解及活化耦合制备活性炭的技术。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的一方面提供一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，所述装置包括：

料仓、起停炉备用料仓、密封螺旋输送机、加料管、夹套管式风帽、冷料机、布料器、混合气体箱、冷渣机、气力输送单元、旋风分离器、密封料罐、袋式过滤器、换热单元；

所述装置还分深度活化区、流化热解及初步活化区和灰渣区；

进料前，起停炉备用料仓的物料进入设备，启动装置进入流化工况；

设备启动后，物料由密封螺旋输送机从料仓由加料管经加料管预热后进入布料器中；

活化气体一部分从炉下部混合气体箱经第三风帽进入流化热解及初步活化区，初步反应后，活性炭进入深度活化区继续深度活化；

另一部分活化气体，气体一部分由夹套管式风帽进入设备料层中，一部分气体由气力输送单元进入，与进入布料器的固体物料混合；深度活化的颗粒活性炭由冷料机收集；

深度活化区的气体和一部分粒径小的粉状活性炭进入旋风分离器中，气固分离后固体进入密封料罐中收集；气体经换热单元降温后，由袋式过滤器过滤出其余超细粉状活性炭收集；气体最后进入后端处理；

外部空气和水蒸气的混合气体和进入后端处理的气体换热后，由混合气体箱经第三风帽均匀进入装置料层中进入流化热解及初步活化区和深度活化区，一方面作为气体流化介质，同时水蒸气作为活化剂进行活化吸热反应，氧气与可燃热解气体发生气/气均相放热反应形成高温烟气，高温烟气的显热为后续的热解及活化反应持续供热；

反应中的非碳质固体及超大粒径碳质杂质进入灰渣区，由冷渣机定期排出炉体进行收集。

进一步的，所述装置还包括起停炉备用料仓；进料前，起停炉备用料仓的物料进入设备，进入热态流态化工况后，启动给料设备；

进一步的，所述装置还包括第一分配风管和第二分配风管；第一分配风管和第二分配风管分别将气体输送入设备料层中。

进一步的，所述夹套管式风帽分为第一进风口、第二进风口、第一风帽口和第二风帽口；

其中，第一进风管连接第一分配风管，第二进风管连接第二分配风管；

由第一进风口和第二进风口进入的气体，在第一风帽口圆周均匀水平出，在第二风帽口圆周均匀水平出；

第一风帽口位于深度活化区。

进一步的，所述装置还包括连接管，连接管连接布料器和加料管，有不少于5根并均匀分布。

进一步的，所述布料器包括耐高温合金层和耐温耐磨陶瓷层，其中，耐高温合金外全包覆耐温耐磨陶瓷层。

进一步的，所述加料管包括耐高温合金层和耐温耐磨陶瓷层，其中，耐高温合金外全包覆耐温耐磨陶瓷层。

根据本实用新型的另一方面提供利用如上述物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置制备活性炭的方法，包括：

步骤一，粉状、细小颗粒状碳质原料首先储存在料仓中，经过密封式螺旋输送机，送入加料管中进行初步预热后，在气力输送装备及碳质材料自身重力的作用下送到布料器中，通过连接管的空隙，在气体的压力和固体自身重力的作用下均匀落入流化热解活化一体炉流化热解区内；

步骤二，进入炉内的碳质固体在流化热解及初步活化区进行初步的反应，随着反应的持续进行，固体碳颗粒及粉末的比重逐渐变小，在混合气体箱经第三风帽均匀射入的气体作为流化介质的流化作用下，逐渐进入深度活化区，然后进行深度活化；

步骤三，通过夹套管式风帽的预热过的高温气体与粉状、细小颗粒状碳质原料在深度活化区中接触，其中的氧气与热解尾气、活化尾气发生气/气均相反应放出热量，给深度活化吸热反应提供持续的热量，保持活化持续稳定进行；活化好的颗粒状活性炭，经过出料管进入冷料机中，作为产品收集；出料管在深度活化区的出料口位置高于深度活化区的第一风帽水平出风口；粒径稍大的粉末状活性炭经过旋风分离器气固分离后，进入密封料罐收集；粒径小的粉末状活性炭在袋式过滤器中分离收集。

进一步的，所述步骤三中，颗粒稍大的粉末状活性炭粒径大于100μm。

进一步的，所述步骤三中，颗粒小的粉末状活性炭粒径小于100μm。

适用于所述流化热解活化一体化装置的碳质原料的颗粒粒径小于等于 8mm；

颗粒碳质原料在一体化装置的停留时间即流化热解活化反应时间少于90 分钟。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型充分运用流化床传质传热快的优点，将热解及活化尾气的能量高效的用于料层中，与氧气发生气/气均相放热反应，反应均匀充分，减少了固定碳的无效烧蚀，大大缩短了反应时间，高效节能，同时提升了活性炭的品质，且可加工粉状碳质材料，具有广阔的应用前景。

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1提供的一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种夹套管式风帽侧视图；

图3为本实用新型实施例1提供的一种夹套管式风帽俯视图；

图4为本实用新型实施例1提供的一种加料管及布料器放大图；

图5为本实用新型实施例2提供的一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置图；

图6为本实用新型实施例3提供的一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置图；

图7为本实用新型实施例4提供的一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置图；

图8为本实用新型实施例5提供的一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置图；

图中：1-料仓；2-密封螺旋输送机；3-夹套管式风帽；4-起停炉备用料仓； 5-冷料机；6-连接管；7-布料器；8-混合气体箱；81-第三风帽；9-第一混合器； 10-冷渣机；11-气力输送单元；12-第二混合器；13-旋风分离器；14-密封料罐； 15-罗茨风机；16-空气预热器；17-煤气风机18-分气缸；19-煤气间冷器；20- 引风机；21-袋式过滤器；22-二次风鼓风机；23-二次风风管24-第二风帽；25-加料管；26-一体化活化炉；27-出料管；28-出渣口；29-余热蒸汽锅炉；30- 焚烧炉；31-混合器换热器；32-蒸汽过热器；33-省煤器；34-烟囱；35-鼓风机； 36-外挂烧嘴；37-空气机箱；38-第一分配风管；39-第二分配风管；40-第一风帽；41-换热单元；

3-1-第一进风口；3-2-第二进风口；3-3-第一风帽口；3-4；第二风帽口； 3-5-等压连接管；3-6-风帽内管；3-7-风帽外管；

A-深度活化区；B-流化热解及初步活化区；C-灰渣区。

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。

实施例1

本实施例提供一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置及制备方法：

设备如图1所示，包括：

料仓1、密封螺旋输送机2、夹套管式风帽3、起停炉备用料仓4、冷料机 5、连接管6、布料器7、混合气体箱8、第三风帽81、冷渣机10、气力输送单元11、旋风分离器13、密封料罐14、袋式过滤器21、换热单元41；

所述装置还分深度活化区A、流化热解及初步活化区B和灰渣区C；

进料前，起停炉备用料仓4的物料进入设备，启动设备；

设备启动后，物料从料仓1由密封螺旋输送机2经过加料管25进入布料器7中；

气体一部分由夹套管式风帽3进入设备，一部分气体由气力输送单元11 进入，与进入布料器7的固体物料混合，进入流化热解及初步活化区B，热解及初步活化反应后，活性炭进入深度活化区A继续深度活化；深度活化的颗粒活性炭由冷料机5收集；

深度活化区A的气体和一部分粒径小的固体进入旋风分离器13中，分离后的细小颗粒活性炭

进入密封料罐14中收集；气体经换热单元41降温后，由袋式过滤器21 过滤出粉状活性炭收集；气体最后进入后端处理；

外部空气和水蒸气的混合气体和进入后端处理的气体换热后，由混合气体箱8经第三风帽81均匀进入设备料层，一方面作为气体流化介质，同时进入流化热解及初步活化区B和深度活化区A进行反应和供热；

反应后的非碳质固体及不宜流化的超大粒径的碳质固体进入灰渣区C，经出渣口28由冷渣机10定期排出设备进行收集。

进一步的，所述装置还包括第一分配风管38和第二分配风管39；第一分配风管38和第二分配风管39分别将气体输送入设备料层中。

进一步的，所述夹套管式风帽分为第一进风口3-1、第二进风口3-2、第一风帽口3-3和第二风帽口3-4；

第一风帽口3-3在第一风帽40上；第二风帽口3-4在第二风帽24上；

其中，第一进风口3-1连接第一分配风管38，第二进风口3-2连接第二分配风管；

由第一进风口3-2和第二进风口3-2进入的气体，在第一风帽口40圆周均匀水平出，在第二风帽口24圆周均匀水平出；

第一风帽口40位于深度活化区A。

进一步的，所述装置还包括连接管6，连接管6连接布料器7和加料管25，有不少于5根并均匀分布。

进一步的，所述布料器7包括耐高温合金层和耐磨陶瓷层，其中，耐高温合金外全包覆耐磨陶瓷层。

进一步的，所述加料管25包括耐高温合金层和耐磨陶瓷层，其中，耐高温合金外全包覆耐磨陶瓷层。

如图2所示一种夹套管式风帽侧视图：

图3为一种夹套管式风帽俯视图；使得从各个风帽水平出风口压力流量稳定；

图4为一种加料管及布料器放大图；

流化热解区及初步活化区B中，增设环形二次风，便于热解及初步活化尾气更加有效的与氧气发生气/气均相放热反应，为料层中活性炭活化吸热反应提供热量；

加料管25是外覆耐温耐磨陶瓷；气力输送单元11与加料管25加料入口处连接，

布料器7采用耐高温合金外包覆耐温耐磨陶瓷

布料器7与加料管25采用管式连接，采用耐高温合金外包耐温耐磨陶瓷管

加料管25可以把碳质原料气力输送进入活化炉流化热解及初步活化B料层中

冷料机5的出料管27均匀分布，设置两根以上的出料管，合格的颗粒活性炭进入冷料机5进行间接冷却收集，出渣口28在炉底部设置两根以上，统一进入冷渣机10间接冷却后收集，定期排渣，热解活化的连续进行过程中，比重较重的渣或非碳质杂质从冷渣机排出，稳定流化的同时起到了去杂功能，得到的活性炭产品杂质减少，品质提高。

利用如上述物理法制备活性炭的流化热解活化一体装置制备活性炭的方法，包括：

步骤一，粉状、细小颗粒状碳质原料首先储存在料仓1中，经过密封式螺旋输送机2，送入加料管25中初步预热后，在气力输送单元11的作用下送到布料器7中，通过连接管6的空隙，在气体的压力和碳质固体自身重力的作用下均匀落入一体化活化炉26内；

步骤二，进入炉内的碳质固体在流化热解及初步活化区B进行热解及初步的活化吸热反应，随着反应的持续进行，固体碳颗粒或粉末的比重逐渐变小，在混合气体箱经第三风帽81均匀射入的气体流化介质的作用下，逐渐进入深度活化区A，然后进行深度活化；

步骤三，通过夹套管式风帽的预热过的高温气体与粉状、细小颗粒状碳质原料在深度活化区A中充分均匀接触，其中的氧气与热解尾气、活化尾气发生气/气均相放热反应放出热量，给深度活化吸热反应提供持续的热量，保持活化反应持续稳定进行；活化好的颗粒活性炭，经过出料管27进入冷料机5中，作为产品进行收集；粒径稍大的粉末状活性炭经过旋风分离器13气固分离后，进入密封料罐14收集；粒径小的粉末状活性炭经换热单元41后，在袋式过滤器21中收集。

气力输送介质为高温水蒸气或者活化尾气(活化尾气中含有水蒸气及二氧化碳气体)或者水蒸气与活化尾气的混合气体；

深度活化区A，炉内直径变大的设计可以降低深度活化区A的气体流化速度，使得水蒸气，二氧化碳等气体活化剂穿透料层的时间延长，提升活化剂气体利用效率；

水蒸气一方面作为气体活化剂，另外作为输送介质时给进入的固体碳质材料预热，高效节能，还能防止固体碳质材料闪速升温产生爆裂，活化尾气不仅可作为输送介质，同时可以补充流化热解活化区的能量，减少固定碳的无效烧蚀，提高了活性炭的收率，提升了活性炭的品质。

实施例2

如图5所示，本实施例在实施例1的基础上，增加了二次补风装置和小粒径后续处理装置，具体如下：

包括：料仓1、密封螺旋输送机2、夹套管式风帽3、起停炉备用料仓4、冷料机5、连接管6、布料器7、混合气体箱8、第三风帽81、第一混合器9、冷渣机10、气力输送单元11、第二混合器12、旋风分离器13、密封料罐14、罗茨风机15、空气预热器16、煤气风机17、分气缸18、煤气间冷器19、引风机20、袋式过滤器21、二次风鼓风机22、二次风风管23、第二风帽24、加料管25、一体化活化炉26、出料管27、出渣口28、38-第一分配风管、39- 第二分配风管、40-第一风帽、41-换热单元；

3-1-第一进风口；3-2-第二进风口；3-3-第一风帽口；3-4；第二风帽口； 3-5-等压连接管；3-6-风帽内管；3-7-风帽外管；

A-深度活化区；B-流化热解及初步活化区；C-灰渣区。

料仓1和密封式螺旋输送机2相连、密封式螺旋输送机2出口和加料管 25相连、加料管25和夹套管式风帽3组合件通过法兰和一体化活化炉26相连，管子深入一体化活化炉26中，直达第一风帽40位于深度活化区A中；起停炉备用料仓4通过密封式螺旋输送机2和一体化活化炉26连接；出料管27 从一体化活化炉26碳层中伸出和冷料机5相连；出渣口28和一体化活化炉 26相连，出渣口28的管道和冷渣机10相连，排出炉内灰渣；旋风分离器13 进口和一体化活化炉26出口相连，旋风分离器13下部和密封料罐14相连，旋风分离器13气相出口和空气预热器16一端相连接，空气预热器16另一端和蒸汽预热器42相连，蒸汽预热器42另一端和袋式过滤器21相连，袋式过滤器21出口和引风机20进口相连，引风机20出口和煤气间冷器19入口相连，煤气间冷器19小副线连接煤气风机17进口，主线出口连接外送系统公用管线。

所述装置还包括连接管6，连接管6连接布料器7和加料管25，有不少于 5根并均匀分布。

方法：设备有起停炉备用料仓4，以使未进入工况之前起炉及停炉使用；

粉状、细小颗粒状碳质原料首先储存在料仓1中，经过密封式螺旋输送机 2，送入加料管25初步预热后，在气力输送单元11的作用下送到布料器7，在气体的压力和固体自身重力的作用下均匀落入一体化活化炉26的流化热解及初步活化区B；

炉下部侧壁设二次风补入口，氧气与上移的热解尾气产生气/气均相反应放热，环形均匀布置可以更好的控制碳质固体的料温；下部设有高温空气与水蒸气的气体机箱，空气与蒸气混合气体通过机箱经风帽均匀进入炉底部的料层，与碳质材料中的挥发份物质发生放热反应，快速将固体热解及初步活化，同时产生高温的热解气体及活化尾气，同时将底部机箱及进料管进入的水蒸气充分加热形成高温的活化剂，为上部的活化吸热反应提供活化剂气体；

来自二次鼓风机22的空气在热解区与热解及初步活化尾气发生气/气均相放热反应，这样料层中的固体及气体温度更加均匀，反应也更加均匀充分，有效减少固定碳的无效烧蚀，提高活性炭的收率的同时增强了活性炭的品质。

随着反应的持续进行，活性炭孔容积逐步增大，孔隙结构增多，比表面积增大，比重减小，在混合气体箱气体流化介质的作用下，活性炭颗粒与粉逐步上移，逐渐进入深度活化区，然后进行深度活化；通过夹套管式风帽3的预热过的高温气体与粉状、细小颗粒状碳质原料在深度活化区中接触，其中的氧气与热解尾气及活化尾气发生气/气均相反应放出热量，给深化活化吸热反应提供持续的热量，保持活化持续稳定进行；活化好的颗粒活性炭，经过出料管 27，进入冷料机5，作为产品收集储存；粒径稍大的粉末状的活性炭经过旋风分离器13气固分离后，进入密封料罐14收集；细小的粉状活性炭在袋式过滤器21中分离收集。

罗茨风机15所输出的空气，经过空气预热器16升温后，和一部分来自蒸汽预热器42的蒸汽在混合器9中混合后进入气体机箱8中，经风帽均匀进入料层中去和粉状、细小颗粒状碳质原料参与热解及活化反应；来自二次风鼓风机22的空气经过二次风分配环23进入一体化活化炉，另一部分空气和来自蒸汽废锅18的蒸汽在混合器12中混合后进入夹套管式风帽3中进入一体化活化炉；来自分气缸18的一部分蒸汽和来自煤气风机17的煤气，在混合器11中混合后进入加料管25中作为气力输送气体；

炉底部由混合气体箱经第三风帽81通入的高温水蒸气与空气的混合气一方面作为流化介质，使得炉内固体形成流化状态，同时空气中的氧气与碳质原料中的挥发分物质快速反应放热，为流化热解及初步活化提供反应的能量，同时也把布料器进入的固体及气体介质加热，随着气流的上升，热解尾气与初步活化尾气与进入夹套式管式风帽的二次风中的氧气产生气/气均相反应放热，保持温度的稳定和均匀，使得固体进行了初步的活化，同时为上部的深度活化区A提供了高温活化剂气体，保证了深度活化的持续进行。在深度活化区A 内，从夹套管式风帽3中输入高温水蒸气及空气的混合气体，水蒸气的输入，保证了活化区中水蒸气活化剂的浓度，使得活化反应更加均匀，由于活化反应为吸热反应，由此输入的空气中的氧气与上移的热解尾气及活化尾气中的可燃气体产生的气/气均相放热反应，为深度活化吸热反应持续提供能量：

活化反应：C+H₂O→CO+H₂(吸热)；C+CO₂→2CO(吸热)；

C+O₂→CO₂(放热)；H₂+1/2O₂→H₂O(放热)；CO+1/2O₂→CO₂(放热)；

一体化活化炉中产生的活化尾气携带着少量粉末状活性炭，首先进入旋风分离器12，分离较大粒径粉末后进入空气预热器16，和空气换热后降温，然后进入蒸汽预热器42进一步换热降温后进入袋式过滤器21，收集细小粒径粉状活性炭，然后在引风机20的作用下，通过煤气间冷器19后，大部分煤气去净化系统净化后做燃气外输，小部分经过煤气风机17送做气力输送的气体介质使用。

由于本实施例中所采用气体活化剂，其活化剂的利用效率高，能量的利用率高，活化尾气中有较高的热值，可进行输送外用，实现了颗粒活性炭、粉状活性炭及燃气的多联产。

实施例3

如图6所示，本实施例提供一种含挥发份及粉状碳质原料的物理法制备活性炭的流化热解活化一体装置及制备方法：

与实施例1相比，增加了余热蒸汽锅炉29，将高温烟气冷却的同时又可以副产蒸汽，将高温的水蒸气气作为气力输送介质，再次进入装置料层中，将碳质原料预热的同时，使得气/气均相反应更充分，固体颗粒传热传质更均匀；又可以实现水蒸气外送。

具体如下：包括料仓1、密封螺旋输送机2、夹套管式风帽3、起停炉备用料仓4、冷料机5、连接管6、布料器7、混合气体箱8、第三风帽81、混合器9、冷渣机10、气力输送单元11、混合器12、旋风分离器13、密封料罐14、罗茨风机15、空气预热器16、分气缸18、引风机20、袋式过滤器21、二次风鼓风机22、二次布风管23、加料管25、一体化活化炉26、出料管27、出渣口28、余热蒸汽锅炉29、焚烧30炉、混合器换热器31、蒸汽过热器32、省煤器33、烟囱34

料仓1和密封式螺旋输送机2相连、密封式螺旋输送机2出口和加料管25相连、加料管25和夹套管式风帽3组合件通过法兰和一体化活化炉26相连，混合器11出口和加料管25上部相连，管子深入一体化活化炉26中；起停炉备用料仓4通过密封式螺旋输送机和一体化活化炉26连接；出料管27 从一体化活化炉26碳层中伸出和冷料机5相连；出渣口28和一体化活化炉 26相连，出渣口28的管道和冷渣机10相连，排出炉内灰渣；旋风分离器13 和一体化活化炉26出口相连，旋风分离器13下部和密封料罐14相连，旋风分离器13气相出口和空气预热器16一端相连接，旋风分离器13气相出口管道上和一个备用高温高压煤气风机(备用)进口相连，高温高压煤气风机(备用)出口与混合器11相连，空气预热器16另一端和蒸汽过热器32相连，二次风机22出口和空气预热器16一侧两联；蒸汽过热器32另一端和袋式过滤器21相连，袋式过滤器21出口和引风机20进口相连，引风机20出口和焚烧炉30入口相连，焚烧炉30出口和混合换热器31相连，混合气换热器31出口和蒸汽余热锅炉29进口连接，混合换热器的一侧和罗茨风机15出口相连；蒸汽余热锅炉29出口和省煤器33进口连接，省煤器33出口与烟囱34下部连接，将经过处理合格的烟气排向大气。

其设备原理及流程为：粉状、细小颗粒状碳质原料首先储存在料仓1中，经过密封式螺旋输送机2，送入加料管25初步预热后，在气力输送装置11的作用下送到布料器7，在气体的压力和固体自身重力的作用下均匀落入一体化活化炉26的流化热解区B内；来自二次鼓风机22的空气和粉状、细小颗粒状碳质原料接触，在热解区B发生高温热解反应和初步的活化，燃烧反应后，剩余的灰渣经过出渣管28和冷渣机10排出一体化活化炉；随着反应的持续进行，固体碳颗粒或粉末的比重

逐渐变小，在混合气体箱8经第三风帽81均匀进入气体流化介质的作用下，逐渐进入深度活化区A，然后进行深度活化；通过夹套管式风帽3的预热过的高温气体与粉状、细小颗粒状碳质原料或废旧活性炭在深度活化区中接触，其中的氧气与热解尾气、活化尾气及部分固定碳发生燃烧反应放出热量，给深化活化反应提供持续的热量，保持活化持续稳定进行；活化好的合格颗粒活性炭，经过出料管27,进入冷料机5，作为产品收集储存；活化尾气携带的颗粒稍大的粉末状的活性炭经过旋风分离器13分离后，进入密封料罐14收集；细小的颗粒在袋式过滤器21中分离收集。

罗茨风机15所输送的空气和经过分气缸18的混合气体在混合气预热器 31升温后，进入气体机箱8中，经风帽均匀进入料层中去和粉状、细小颗粒状碳质原料中的挥发分参与热解及放热反应；来自二次风鼓风机22的空气经过空气预热器16后，一部分进入混合器12后进入夹套管式风帽3中进入料层，另一部分去二次风管23进入一体化活化炉；

一体化活化炉中产生的活化尾气中携带着少量细小活性炭粉末，首先进入旋风分离器13，分离较大颗粒后进入空气预热器16，和空气换热后降温，然后进入蒸汽过热器32进一步换热降温后进入袋式过滤器21，收集小粒径粉状活性炭，然后在引风机20的作用下，通过焚烧炉30后，燃烧后的热烟气进入混合气换热器31，初步降温后进入蒸汽余热锅炉29，然后再进入省煤器33，降温后的烟气处理合格后去烟囱34排向大气。

实施例4

如图7，本实施例提供一种低挥发碳质原料物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置及制备方法：

与实施例1相比，本实施例增加了外挂烧嘴36，外挂烧嘴36在炉壁圆周均匀分布。

具体如下：包括料仓1、密封螺旋输送机2、夹套管式风帽3、起停炉备用料仓4混合气体箱8、第三风帽81、第一混合器9、气力输送单元11、第二混合器12、旋风分离器13、罗茨风机15、煤气风机17、分气缸18煤气间冷器19、引风机20、袋式过滤器21、余热蒸汽锅炉29、蒸汽过热器32、省煤器33、烟囱34、鼓风机35、外挂烧嘴36、空气机箱37；

料仓1和密封式螺旋输送机2相连、密封式螺旋输送机2出口和加料管 25相连、加料管25和夹套管式风帽3组合件通过法兰和一体化活化炉26相连，管子深入一体化活化炉26中；起停炉备用料仓4通过密封式螺旋输送机和一体化活化炉26连接；旋风分离器13进口和一体化活化炉26出口相连，旋风分离器13气相出口和蒸汽过热器32相连，蒸汽过热器32另一端和蒸汽余热锅炉29相连，蒸汽余热锅炉29另一端和袋式过滤器21，袋式过滤器21 出口和引风机20进口相连，引风机20出口和煤气间冷器19入口相连，间冷器19出口和外管网连接将活化尾气送出系统，煤气间冷器19出口另一路小副线连接煤气风机17进口；经蒸汽过热器32过热的蒸汽，一路和混合器11连接作为输送气体使用，另一路和混合器9连接，混合器9的进口另一路是和空气机箱37出口连接；六个外挂烧嘴36和来自煤气风机17、空气机箱37相连，烧嘴36的燃烧放热为活化炉提供热量；混合器9出口和机箱8相连，机箱8 经风帽和活化炉26相连，经过风帽为活化炉均匀提供活化气体。

其设备原理及流程为：粉状、细小颗粒状低挥发分碳质原料或废旧活性炭首先储存在料仓1中，经过密封式螺旋输送机2，送入加料管25预热后，在气力输送单元11的作用下送到布料器7，在气体的压力和固体自身重力的作用下均匀落入一体化活化炉26的流化热解区B内；六个外挂烧嘴36和来自煤气风机17、空气机箱37相连，烧嘴36的燃烧放热所产生的高温烟气为活化炉提供热量进行热解反应和初步的活化，热解及初步活化反应后，灰渣经过出渣管28和冷渣机10排出一体化活化炉；随着反应的持续进行，固体碳颗粒或粉末的比重逐渐变小，在混合气体箱8经第三风帽81均匀进入的气体作为流化介质的作用下，逐渐进入深度活化区，然后进行深度活化；通过夹套管式风帽3的预热过的高温气体与粉状、细小颗粒状碳质原料或废旧活性炭在深度活化区中接触，其中的氧气与热解尾气及活化尾气发生气/气均相反应放出热量，给深度活化吸热反应提供持续的热量，保持活化持续稳定进行；活化好的颗粒活性炭，经过出料管27,进入冷料机5，作为产品收集储存；粒径稍大的粉末状的活性炭经过旋风分离器13分离后，进入密封料罐14收集；细小的粉末活性炭在袋式过滤器21中分离收集。

来自分气缸18的蒸汽进入混合器12，作为活化气体使用；来自蒸汽过热器32的过热蒸汽进入气力输送器11，作为加料管25气力输送气体；

一体化活化炉中产生的活化尾气携带这少量细小粒径活性炭颗粒，首先进入旋风分离器12，分离较大颗粒后进入蒸汽过热器32，和蒸汽换热后降温，然后进入蒸汽余热锅炉29进一步换热降温后进入袋式过滤器21，收集小粒径粉状活性炭，然后在引风机20的作用下，通过煤气间冷器19后，大部分尾气去净化系统净化后做燃气外输使用，小部分经过煤气风机17送外挂烧嘴36 做燃料气使用。

实施例5

如图8，本实施例提供一种高挥发份碱金属含量高的碳质材料的物理法制备活性炭的流化热解活化一体装置及制备方法：

与实施例1相比，增加了焚烧炉30，碳质粉尘中，由于焦油类物质裂解不充分，容易堵塞布袋除尘器，影响系统的连续进行，将焚烧炉前置，鼓风机轴向配风，低氮燃烧，产生高温烟气，经多个预热器及余热水蒸气锅炉，省煤气收集显热后，降温至200℃以下，布袋除尘器进行烟气粉尘收集，烟气脱硫净化后排放。

具体如下：包括料仓1、密封螺旋输送机2、夹套管式风帽3、起停炉备用料仓4、冷料机5、连接管6、布料器7、混合气体箱8、第三风帽81、冷渣机10、气力输送单元11、混合器12、旋风分离器13、密封料罐14、罗茨风机15、空气预热器16、分气缸18、引风机20、袋式过滤器21、二次风鼓风机22、二次布风管23、加料管25、出料管27、余热蒸汽锅炉29、焚烧炉30、混合器换热器31、蒸汽过热器32、省煤器33、烟囱34、鼓风机35；

料仓1和密封式螺旋输送机2相连、密封式螺旋输送机2出口和加料管 25相连、加料管25和夹套管式风帽3组合件通过法兰和一体化活化炉26相连，管子深入一体化活化炉26中；起停炉备用料仓4通过密封式螺旋输送机和一体化活化炉26连接；出料管27从一体化活化炉26碳层中伸出和冷料机 5相连；出渣口28和一体化活化炉26相连，出渣口28的管道和冷渣机10相连，排出炉内灰渣；旋风分离器13和一体化活化炉26出口相连，旋风分离器13下部和密封料罐14相连，旋风分离器13气相出口和焚烧炉30进口相连接，另一端和混合气预热器31进口相连，鼓风机35和焚烧炉进口相连；混合气预热器31出口和空气预热器16进口相连，罗茨风机15出口和混合气预热器31 相连；二次风鼓风机22和空气预热器16一侧相连，空气预热器16出口和蒸汽过热器32进口相连，蒸汽过热器出口和蒸汽余热锅炉29进口相连，蒸汽余热锅炉29另一端和省煤器33进口相连，省煤器33出口和袋式过滤器21进口相连，袋式过滤器21出口引风机20进口相连，引风机20出口和烟囱34相连，将烟气排向大气。

其设备原理及流程为：粉状、细小颗粒状碳质原料首先储存在料仓1中，经过密封式螺旋输送机2，送入加料管25初步预热后，在气力输送单元11的作用下送到布料器7，在气体的压力和固体自身重力的作用下均匀落入一体化活化炉26的流化热解区B内；来自混合器预热器31的高温混合气体进入混合气机箱8经风帽均匀进入料层中和活化炉底部碳质材料热解，然后二次鼓风机 22的空气和热解尾气及粉状、细小颗粒状碳质原料充分接触，气/气均相反应及部分气/固反应释放热量，在热解区均匀发生燃烧、热解反应和初步的活化，部分气/固燃烧反应后产生的灰渣经过出渣管28和冷渣机10排出一体化活化炉进行收集；随着反应的持续进行，固体碳颗粒或粉末的比重逐渐变小，在混合气体箱8经第三风帽81进入的高温气体作为

流化介质的作用下，逐渐进入深度活化区，然后进行深度活化；通过夹套管式风帽3的预热过的高温气体与粉状、细小颗粒状碳质原料或废旧活性炭在深度活化区中接触，其中的氧气与热解尾气、活化尾气发生气/气均相反应放出热量，给深化活化反应提供持续的热量，保持活化持续稳定进行；活化好的合格颗粒活性炭，经过出料管27,进入冷料机5，作为产品收集储存；粒径稍大的粉末状的活性炭经过旋风分离器13分离后，进入密封料罐14收集；细小的粉状活性炭在袋式过滤器21中分离收集。

鼓风机35为焚烧炉30提供助燃空气；罗茨风机15所输送的空气和来自蒸汽余热锅炉29的水蒸汽在混合器预热器31预热后，去活化炉26底部混合器机箱8和底部碳质材料发生高温热解反应；来自二次风鼓风机22的空气经过空气预热器预热，一部分去二次风分配环23进入一体化活化炉，与热解及活化尾气发生气/气均相放热反应，为后续活化反应持续进行提供能量，另一部分去混合器12，在混合器12中混合后进入夹套风帽3中进入深度活化区A 与与上移的活化及热解尾气发生气/气均相放热反应，维持深度活化反应的持续稳定进行。

一体化活化炉中产生的活化尾气携带着少量细小粉末状活性炭颗粒，首先进入旋风分离器13进行气固分离，分离大部分粉状活性炭并进行收集后进入焚烧炉30，把活化尾气燃烧放热，高温烟气进入混合器预热器31后将混合器预热，然后烟气进入空气预热器16进一步换热降温，接着进入蒸汽过热器32 给蒸汽过热，再进入蒸汽余热锅炉29和水换热后产生大量的蒸汽，烟气进一步降温后进入省煤器33，充分降温后的烟气再进入袋式过滤器21，收集烟气中的微小细灰粉尘，然后经引风机20和烟囱34排向大气。

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 (6)

1.一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，其特征在于，所述装置包括：

料仓、起停炉备用料仓、密封螺旋输送机、加料管、夹套管式风帽、冷料机、布料器、混合气体箱、冷渣机、气力输送单元、旋风分离器、密封料罐、袋式过滤器、换热单元；

所述装置还分深度活化区、流化热解及初步活化区和灰渣区；

起停炉备用料仓与深度活化区相连；

料仓经密封螺旋输送机和加料管与布料器相连；

布料器位于流化热解及初步活化区中；

混合气体箱经第三风帽与流化热解及初步活化区相连，流化热解及初步活化区上端与深度活化区相通，下端与灰渣区相通；混合气体箱用于外部空气和水蒸气的混合气体和进入后端处理的气体的输入；

气力输送单元通过夹套管式风帽与布料器相连；深度活化区与冷料机相连；气力输送单元用于输送反应的气体；冷料机是用于对深度活化的颗粒活性炭进行收集；

深度活化区上端出口连接旋风分离器，旋风分离器与密封料罐相连，后接换热单元，换热单元后连接袋式过滤器；其中，密封料罐是用于气固分离后固体的收集；袋式过滤器是用于气固分离后气体中过滤出的超细粉状活性炭；

灰渣区与冷渣机连接；冷渣机是用于非碳质固体及超大粒径碳质杂质的收集。

2.根据权利要求1所述一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，其特征在于，所述装置还包括第一分配风管和第二分配风管；第一分配风管和第二分配风管分别外接气体，内接设备料层。

3.根据权利要求2所述一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，其特征在于，所述夹套管式风帽分为第一进风口、第二进风口、第一风帽口和第二风帽口；

其中，第一进风管连接第一分配风管，第二进风管连接第二分配风管；

第一风帽口位于深度活化区。

4.根据权利要求3所述一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，其特征在于，所述装置还包括连接管，连接管连接布料器和加料管，有不少于5根并均匀分布。

5.根据权利要求4所述一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，其特征在于，所述布料器包括耐高温合金层和耐温耐磨陶瓷层，其中，耐高温合金外全包覆耐温耐磨陶瓷层。

6.根据权利要求5所述一种物理法制备活性炭的流化热解活化一体化装置，其特征在于，所述加料管包括耐高温合金层和耐温耐磨陶瓷层，其中，耐高温合金外全包覆耐温耐磨陶瓷层。

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