一种煤基活性炭的氧化炭化装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤基活性炭的氧化炭化装置，包括第一外热式回转窑、第二外热式回转窑和输送设备；所述第一外热式回转窑的第一筒体内设有芯管、多块分隔板和多个抄料板；本实用新型将第一筒体内部分为多个反应仓，并调整了反应仓内的抄料板对，原料煤成型颗粒进行预氧化处理，可以有效减少物料的破碎，提高煤炭成型粒料在氧化炭化处理后的收率和强度。
【专利说明】
一种煤基活性炭的氧化炭化装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于煤基活性炭生产领域，尤其涉及一种煤基活性炭的氧化炭化装 置。
【背景技术】
[0002] 在传统的煤基活性炭生产工艺中，原料煤在成型、造粒后得到的成型粒料依次经 炭化、活化工艺处理，制备活性炭。目前，先进的活性炭生产工艺中往往还包括氧化工艺，即 在炭化处理前，首先进行氧化处理。在炭化前对炭材料进行适当的氧化处理，可以提高活性 炭的吸附性能和产率，有利于大规模生产。
[0003] 例如，CN203866039U公开了一种用于煤基活性炭制备的氧炭化预处理装置，包括 外热式氧化炉、外热式炭化炉;其中，煤炭成型粒料在进入外热式炭化炉进行炭化前，首先 进入外热式氧化炉进行预氧化处理，然后再将预氧化处理所得到的氧化物料送入外热式炭 化炉。
[0004] 然而，研究表明，由于增加了处理工序，容易使得成型颗粒的破碎率增大，并导致 收率减少、强度降低。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种煤基活性炭的氧化炭化装置，以提高煤炭成型粒 料在氧化炭化处理后的收率和/或强度。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供的煤粉成型装置采用以下技术方案：
[0007] -种煤基活性炭的氧化炭化装置，包括第一外热式回转窑、第二外热式回转窑和 输送设备;所述第一外热式回转窑包括第一筒体和设置在所述第一筒体外的第一外热夹 套;所述第二外热式回转窑包括第二筒体和设置在所述第二筒体外的第二外热夹套;所述 输送设备用于将来自所述第一筒体内氧化处理后的物料送入第二筒体内进行炭化处理；
[0008] 所述第一筒体内设有芯管、多块分隔板和多个抄料板，所述芯管与第一筒体同轴 设置在第一筒体内，所述分隔板分别沿径向均匀设置在第一筒体与芯管之间并连接所述第 一筒体的内壁与所述芯管的外壁，从而在第一筒体、芯管和相邻分割板之间形成多个分隔 的反应仓，每个反应仓的内壁上设有多个抄料板，所述抄料板包括第一段和第二段，所述第 一段包括固定至所述反应仓的第一端和远离所述第一端的第二端，所述第二段连接至第一 段的第二端并且与所述第一段的第二端在连接处的夹角为110°~160°。优选地，所述的多 块分隔板为2~5块分隔板，例如3块或4块，进一步优选为3块。
[0009] 根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述抄料板均匀分布在所述反应仓的 侧壁上;或者仅设置于所述反应仓一侧的分隔板上，即在相对于各反应仓同一侧的分割上 设置所述抄料板。进一步优选地，抄料板仅设置于所述反应仓一侧的分隔板上，例如在该分 隔板上均匀布设。
[0010] 根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述抄料板的第二段垂直于所述第一 段连接的分隔板;所述第一段由其第一端至第二端向第一筒体内壁倾斜。
[0011] 根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述夹角为120°~150°。
[0012] 根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述芯管的直径为所述第一筒体直径 的 1/4 ~1/3〇
[0013] 根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述第二段的长度为所述第一段长度 的 1/4 ~2/3 〇
[0014]根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述第二筒体的内壁上设有多个抄料 板，所述第二筒体内的抄料板结构与第一筒体内设置的抄料板结构相同。
[0015] 根据本实用新型的氧化炭化装置，优选地，所述第一外热夹套和第二外热夹套分 别包括沿其轴向设置的多个相互分隔的分段夹套，所述分段夹套上分别设有烟气入口和烟 气出口，从而可以分别向各分段夹套内通入热烟气，以更好地控制各分段夹套所对应筒体 内的温度。优选地，所述第一外热夹套和第二外热夹套分别包括3~6个分段夹套。
[0016] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0017] (1)、本实用新型将第一筒体内部分为多个反应仓，并调整了反应仓内的抄料板 对，原料煤成型颗粒进行预氧化处理，可以有效减少物料的破碎，减少后续所得活性炭产品 的漂浮率;然而，如果将第一筒体内部分为更多反应仓，研究发现，会显著增加物料的破碎 率；
[0018] (2)、本实用新型由于设有分段夹套，可以实现分段加热，因此有利于对第一筒体 和第二筒体内的反应温度进行良好控制，从而有利于物料达到预期处理温度而提升强度， 减少破碎；
[0019] (3)、同时，本实用新型的抄料板采用分段式的"弯折"设计，使得抄料板所抄起的 物料在落下时，可以经倾斜的第二段以一定倾斜角度逐步洒落，形成连续料幕，与传统的直 板式的抄料板相比，可以有效减少由于物料破碎所广生的粉料，提尚炭化广物品质；
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的氧化炭化装置的一种实施方式的示意图；
[0021] 图2为图1中第一筒体的侧视示意图；
[0022]图3为图2中抄料板与分隔板的放大不意图。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不仅限于此。
[0024] 如图1所示，在本实用新型的一种实施方式中，所述氧化炭化装置包括第一外热式 回转窑、第二外热式回转窑和输送设备6。
[0025]其中，所述第一外热式回转窑用于对物料进行氧化处理，包括第一筒体11和设置 在所述第一筒体11外的第一外热夹套12,所述第一外热夹套12套在所述第一筒体11外并固 定设置，例如通过底座固定至地表建筑基座，并将所述第一外热夹套12的两端与第一筒体 11密封连接，例如设置动密封环以实现密封连接，为本领域所熟知，这里不再赘述。所述第 一外热夹套12用于为所述第一筒体11内物料的氧化处理提供所需热量，以便为所述第一筒 体11内的氧化反应顺利进行。
[0026]所述第一外热夹套12由沿轴向设置的3个分段夹套3组成，从而有利于筒内物料的 良好受热以提高强度，减少破碎。每个分段夹套3上均设有烟气进口和烟气出口（图中未示 出），以便引入加热所需的热气流。当然，本领域技术人员可以理解，在本实用新型中，所述 分段夹套3的数量可以根据生产需要进行调整，例如可以是3至6个等。其中，所述烟进口用 于向分段夹套3内供热，所述烟气出口用于排出分段夹套3内的烟气(尾气），在一个优选实 施例中，所述烟气进口设置于所述分段夹套3的下部，所述烟气出口设置于所述分段夹套3 的上部，以便于对筒体充分供热。
[0027]如图2和3所示，所述第一筒体11内设有芯管13、三块分隔板14和多个抄料板4,所 述芯管13与第一筒体11同轴设置在第一筒体11内，优选地，所述芯管13的直径为所述第一 筒体11直径的1/4~1/3,以更有利于减少破碎。所述分隔板14分别沿径向均匀设置在第一 筒体11与芯管13之间并连接所述第一筒体11的内壁与所述芯管13的外壁。本领域技术人员 可以理解，如图2所示，上述沿径向均匀设置是指每块份隔板14从所述芯管13外壁沿所述第 一筒体11的径向连接至第一筒体11的内壁，并且相邻两块分隔板14的夹角为120°，从而在 第一筒体11、芯管13和相邻分割板14之间形成三个分隔的反应仓。
[0028]每个反应仓的内壁上设有多个抄料板4,例如6~20个，以便物料均匀受热，所述抄 料板4包括第一段41和第二段42,所述第一段41包括固定至所述反应仓的第一端43和远离 所述第一端43的第二端44,所述第二段42连接至第一段41的第二端44并且与所述第一段41 的第二端44在连接处的夹角为110°~160°，优选地，所述夹角为120°~150°。
[0029]由于抄料板4采用分段式的"弯折"设计，所述第一筒体11逆时针转动，使得抄料板 4所抄起的物料在落下时，可以经倾斜的第二段42以一定倾斜角度逐步洒落，形成连续料 幕，从而有效减少由于物料破碎所产生的粉料，提高氧化物料品质。在一个优选实施例中， 所述抄料板4设置于所述反应仓一侧的分隔板14上，所述抄料板4的第二段42垂直于其第一 段41连接的分隔板14,所述第一段41由其第一端44至第二端43向第一筒体11内壁倾斜，以 更有利于减少后续活性炭产品的漂浮率。进一步优选地，所述第二段42的长度dl为所述第 一段41长度d2的1/4~2/3,更优选为所述第一段41长度d2的1/3~1/2。所述第二段42与所 在分隔板14之间的距离d3优选为所述内筒体3内半径1/4~1/3。当然，本领域技术人员可以 理解，在其他实施方式中，所述抄料板4也可以在每个反应仓内大体均匀的分布。
[0030]所述第二外热式回转窑用于对来自所述第一外热式回转窑的物料进行炭化处理， 包括第二筒体21和设置在所述第二筒体21外的第二外热夹套22,所述第二外热夹套22用于 为所述第二筒体21内物料的炭化处理提供所需热量;所述第二外热夹套22由沿轴向设置的 4个分段夹套3组成，每个分段夹套3上均设有烟气进口和烟气出口（图中未示出）。
[0031 ]在一个优选实施例中，所述第二筒体21内设有结构与第一筒体11内相同的抄料板 4,即同样包括第一段和第二段，且两者之间的夹角与长度关系相同。在一个实施例中，所述 抄料板均匀分布在第二筒体21内壁上。优选地，在第二筒体内，所述抄料板4的第一段沿所 述第二筒体21的径向固定至所述第二筒体21的内壁。进一步优选地，所述抄料板4的第二段 12与所述第二筒体21之间的距离为所述第二筒体21内半径1/4~1/3。
[0032]所述输送设备6用于将来自所述第一筒体11的氧化物料送入所述第二筒体21内， 为本领域所熟知，例如可以是链斗输送机。
[0033]运行时，原料煤的压块粒料首先进入第一筒体11内，进行氧化处理得到氧化物料。 氧化物料离开第一筒体11后经输送设备6转运进入第二筒体21内，进行炭化处理，得到炭化 物料。同时，外部焚烧产生的热烟气一部分经温度调节后(至例如大约400 °C)进入第一外热 夹套12,为第一筒体11的氧化处理过程供热;一部分调节温度至例如大约600°C后进入第二 外热夹套22,为第二筒体21内的炭化处理过程供热，保障反应进行。供热后的烟气作为尾气 引出。
[0034] 当然，本领域技术人员理解，本实用新型还可以根据需要设置其它仪表和/或阀门 等，例如在线温度和/或流量检测仪表等，为了使图1更加清楚、简明，图1中并未示出上述设 备，但并不会影响对于本实用新型的理解，本领域技术人员可以根据需要自行设置。
[0035] 以下进一步通过实施例说明本实用新型。
[0036] 实施例1
[0037] 采用如图1所示的氧化炭化装置，对原料煤的成型粒料进行氧化炭化处理，其中， 第一筒体的内部结构如图2所示;第二筒体内设有结构相同的抄料板。另外，所述第一外热 夹套和第二外热夹套均设有6个分段夹套。
[0038] 将压块料破碎造粒，得到粒径在6.7mm~8mm之间的粒料。氧化处理时，控制第一外 热夹套的第一分段夹套所对应筒体内温度为150~170°C，第六分段夹套所对应筒体内温度 为200~220°C，其间升温速率为0.2~0.5°C/min;以空气作为氧化剂氧化处理时间2.5小 时，得到氧化料。
[0039]然后将氧化料送至第二筒体内，炭化处理时，控制第一分段夹套所对应内筒体内 温度为300~320°C，第六分段夹套所对应内筒体内温度为440~460°C，其间升温速率为1~ 2 °C /min;在氮气中炭化时间2小时，得到炭化料。
[0040]所述压块料通过如下方法制备：
[0041] (1)、将新疆哈密煤粉碎至平均粒径为25μπι的粉煤，进行筛分，其中，粒径大于80μπι 的粉煤含量为2.5wt% ;粒径大于40μπι的粉煤含量为18wt% ;
[0042] (2)、将（1)得到的粉煤送入压块成型设备的给料仓内，并对所述给料仓内的物料 进行脱气处理，使所述给料仓内的负压保持在2.5kPa~3kPa;
[0043] (3 )、使所述给料仓内物料的温度保持在70 °C~75 °C、水分含量调节为4wt~ 5wt% ；
[0044] (4)、将所述给料仓内的物料通过螺旋强制给料机送入成型设备在进行成型，所述 对辊压块成型机的对辊间线压力为14t/cm，以得到压块料。
[0045] 检测型煤强度，滚筒强度(GB/T 7702.3-2008)91.7%。
[0046] 所述新疆哈密煤来自新疆保利煤矿，其指标为:水分5.17wt %，空气干燥基灰分为 1.31wt%，干燥无灰基挥发分35.54wt%，粘结指数2,属于无粘结性煤，焦渣特征3,可磨系 数 55 %。
[0047] 对上述炭化料进行检测，结果见表1.
[0048] 对比例1
[0049] 与实施例1的区别在于:第一外热式回转窑内不设分隔板，其抄料板为平板形，绕 筒体内壁均匀布置;第二外热式回转窑内抄料板为平板形。其余同实施例1.
[0050] 对其炭化料进行检测，结果见表1。
[0051] 表 1
【主权项】
1. 一种煤基活性炭的氧化炭化装置，包括第一外热式回转窑、第二外热式回转窑和输 送设备;所述第一外热式回转窑包括第一筒体和设置在所述第一筒体外的第一外热夹套； 所述第二外热式回转窑包括第二筒体和设置在所述第二筒体外的第二外热夹套;所述输送 设备用于将来自所述第一筒体内氧化处理后的物料送入第二筒体内进行炭化处理;其特征 在于： 所述第一筒体内设有芯管、多块分隔板和多个抄料板，所述芯管与第一筒体同轴设置 在第一筒体内，所述分隔板分别沿径向均匀设置在第一筒体与芯管之间并连接所述第一筒 体的内壁与所述芯管的外壁，从而在第一筒体、芯管和相邻分割板之间形成多个分隔的反 应仓，每个反应仓的内壁上设有多个抄料板，所述抄料板包括第一段和第二段，所述第一段 包括固定至所述反应仓的第一端和远离所述第一端的第二端，所述第二段连接至第一段的 第二端并且与所述第一段的第二端在连接处的夹角为110°~160°。2. 根据权利要求1所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述抄料板均匀分布在所述反应 仓的侧壁上;或者仅设置于所述反应仓一侧的分隔板上。3. 根据权利要求2所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述抄料板仅设置于所述反应仓 一侧的分隔板上;所述的多块分隔板为3块。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述抄料板的第二 段垂直于所述第一段连接的分隔板;所述第一段由其第一端至第二端向第一筒体内壁倾 斜。5. 根据权利要求4所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述夹角为120°~150°。6. 根据权利要求5所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述芯管的直径为所述第一筒体 直径的1/4~1/3。7. 根据权利要求6所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述第二段的长度为所述第一段 长度的1/4~2/3。8. 根据权利要求1中任一项所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述第二筒体的内壁上 设有多个抄料板，所述第二筒体内的抄料板结构与第一筒体内设置的抄料板结构相同。9. 根据权利要求1所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述第一外热夹套和第二外热夹 套分别包括沿其轴向设置的多个相互分隔的分段夹套，所述分段夹套上分别设有烟气入口 和烟气出口。10. 根据权利要求9所述的氧化炭化装置，其特征在于，所述第一外热夹套和第二外热 夹套分别包括3~6个分段夹套。
【文档编号】C01B31/08GK205590303SQ201620268495
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】韩晓林, 赵龙, 王洪强, 冀占成, 陈太广, 赵振疆, 张雁江, 赵荣善, 舒晓亮
【申请人】神华集团有限责任公司, 神华新疆能源有限责任公司