一种柔性连接的模块化粉末活性炭再生炉的制作方法

本发明属于工业设备及工艺技术领域，涉及一种粉末活性炭再生炉，具体涉及一种用于粉末活性炭再生的柔性连接的模块化组合式再生炉。

背景技术

活性炭作为使用广泛的一种吸附剂，各类行业年使用量相当可观，再生饱和活性炭再利用具有很强的经济、环境效益，受到国家政策支持和鼓励。加热再生法是应用最多，工业上最成熟的活性炭再生方法。

目前市场上小规模、间断的回转窑式生产比较常见，但还没有大规模、可连续生产的成熟、可靠的粉末活性炭再生设备，市场外确实有一些自主研发的中小规模的可连续生产的粉末态的活性炭再生设备，但是处理不好受热金属的高温变形，导致设备故障率相当高，只能作为实验研发目的，不能作为生产设备使用。

技术实现要素：

针对金属在高温下产生变形，以及这种变形带来的问题，本发明提供了一种用于粉末活性炭再生的柔性连接的模块化组合式再生炉。

本发明所采用的技术方案是：一种柔性连接的模块化粉末活性炭再生炉，其特征在于：包括加热输送模块、模块底座、传动链条、齿轮电机、模块柔性耐高温密封连接件；

所述加热输送模块若干，每个所述加热输送模块均能单独实现物料的再生，能实现物料的加热及输送、裂解气排放；

相邻两加热输送模块以相反的方向水平推送物料，与此同时，所述若干个加热输送模块自上而下叠放，利用物料自重，使炭粉在不同加热输送模块内地的往复流动，实现小空间长距离输送，保证了炭粉在经过再生炉的输送过程中被加热再生足够长的时间；全部加热输送模块设置在模块底座上；

所述加热输送模块在所述传动链条、齿轮电机带动下转动；

所述加热输送模块之间通过所述模块柔性耐高温密封连接件相互柔性密封连接。

本发明利用离散化、模块化方法和柔性密封技术解决了粉末活性炭再生过程中受热载体——受热金属物料管，在高温下的大尺寸变形而导致设备损坏问题，将金属的高温变形和高温应力都降到可以控制的水平，从而使粉末活性炭的大规模、连续生产成为可能。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图；

图2为本发明实施例的加热输送模块结构图；

图3为本发明实施例的模块柔性耐高温密封连接件结构图。

具体实施方式

下面结合参考附图进一步描述本技术方案，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，但该描述仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请见图1，本发明提供的一种柔性连接的模块化粉末活性炭再生炉，包括加热输送模块1、模块底座2、传动链条3、齿轮电机4、模块柔性耐高温密封连接件5、辅助保温外壳6；加热输送模块1若干，每个加热输送模块1均能实现物料的再生，具备加热、输送以及裂解气排放功能；若干个加热输送模块1自上而下叠放，且使上下相邻的两个加热输送模块送料方向相反，在物料自重和推送系统的联合作用下，使粉末活性炭在不同加热输送模块内形成小空间长距离输送，所有模块设置在模块底座2上；加热输送模块1的螺旋轴推送系统1.5在传动链条3、齿轮电机4带动下转动；相邻加热输送模块1通过模块柔性耐高温密封连接件5相互柔性密封连接；模块化粉末活性炭再生炉还设置有辅助保温外壳6。

请见图2，本实施例的加热输送模块1包括模块钢结构外壳1.1、模块纤维保温1.2、模块加热元件1.3、炭粉受热金属物料管1.4、炭粉螺旋轴推送系统1.5、模块裂解气排气管1.6；炭粉受热金属物料管1.4设置在模块钢结构外壳1.1内腔中，模块钢结构外壳1.1与炭粉受热金属物料管1.4之间设置有模块纤维保温1.2和模块加热元件1.3；炭粉螺旋轴推送系统1.5设置在炭粉受热金属物料管1.4内腔中；炭粉受热金属物料管1.4一端上部设置有进料口，另一端下部设置有出料口，形成具有翻转自对称性结构。炭粉受热金属物料管1.4的进料口和出料口结构相同，配置有用于与模块柔性耐高温密封连接件5插拔密封连接的特殊柔性接口。

本实施例的炭粉受热金属物料管1.4由固定端和膨胀伸缩端组成；炭粉受热金属物料管1.4的固定端与模块钢结构外壳1.1固定连接，炭粉受热金属物料管1.4的膨胀伸缩端，沿炭粉受热金属物料管1.4的轴线方向具有完全自由度。

请见图3，本实施例的加热输送模块1之间通过模块柔性耐高温密封连接件5相互插拔柔性密封连接，模块柔性耐高温密封连接件5内填充有耐高温砂；耐高温砂为石英砂、陶瓷砂或碳化硅砂。

本实施例的模块柔性耐高温密封连接件5也可以为法兰接口形式的耐高温的柔性波形管，由耐高温不锈钢制造。与上述模块柔性耐高温密封连接件5的区别在于，此模块柔性耐高温密封连接件5不是插拔式直接连接相邻的两个物料管，而是将各自的物料管出口(或入口)与模块钢结构外壳相连接密封，然后利用陶瓷纤维棉的弹性，和模块的自重，将相邻两个模块钢结构的出入口密封连接，实现过渡柔性连接密封。

本实施例的模块柔性耐高温密封连接件5也可以为法兰接口形式的耐高温柔性纤维管，由耐高温陶瓷纤维制造；与与上述模块柔性耐高温密封连接件5的区别在于，此柔性连接耐高温密封件不是插拔式直接连接相邻的两个物料管，而是将各自的物料管出口(或入口)与模块钢结构外壳相连接密封，然后利用陶瓷纤维棉的弹性，和模块的自重，将相邻两个模块钢结构的出入口密封连接，实现过渡柔性连接密封。

以下对本发明的工作流程做进一步的阐述：

粉末态活性炭被外部辅助设备投加进最顶部的加热输送模块1进料口，之后在炭粉螺旋轴推送系统1.5的推送下炭粉会在炭粉受热金属物料管1.4中边被模块加热元件1.3加热，边沿炭粉受热金属物料管1.4的轴线方向运动，直到被推出本模块，经过本模块出料口、模块柔性耐高温密封连接件5、下一个模块进料口进入下一个模块，在加热过程中，高温会将活性炭中吸附的有机物不断的裂解成气体，这些气体会被集中从模块裂解气排气管1.6排出，如此往复，活性炭依次在自上而下的模块中被推送、加热，释放裂解气，在经过周期性地推送加热到指定的时间后，活性炭中的有机物被完全裂解并被完全排出，至此再生过程完成，经过最后一个模块，炭粉被推出再生炉，经过外部辅助设备导入下一个生产环节。

再生炉在无炭条件下被加热到指定温度，假设加热输送模块a与加热输送模块b中受热金属物料管的长度在常温下绝对相等，两加热输送模块加热后的实际炉温也绝对相等，由于物料管都在炉壳固定端被完全固定了，在加热后，物料管都往另一端膨胀伸缩端伸长，由于两加热输送模块的实际温度绝对相等，所以伸长量也相等。加热输送模块a的接料口在固定端，出料口在伸缩端，加热输送模块b的进料口与加热输送模块a的出料口连接。当炭粉被被投进加热输送模块a时，由于炭粉本身温度很低，在接触物料管后，要发生热传导，炭粉温度升高的同时，物料管的温度肯定会降低，这会导致加热输送模块a的物料管收缩变短，而此时炭粉还没有进入加热输送模块b，其加热输送模块物料管的长度不变，那么问题出现了，如果此时加热输送模块a的物料管出料口与加热输送模块b的物料管接料口在伸缩端的连接时刚性的，其结果势必产生内应力，当这种形变大到一定程度或者这种内应力反复产生导致疲劳，两个物料管的接口处一定会被破坏，最终导致设备损坏。而实际上，由于炭粉的不均匀性，炭粉流量的调整，甚至从无炭运行到有炭运行反复切换，都会引起每个物料管温度实时发生变化，长度随之频繁伸缩，而每个物料管的伸缩量肯定是不同步的，结果肯定导致以上内应力的产生，设备损坏。正因为如此，本发明在加热输送模块a的物料管出口与加热输送模块b的接料口之间设计了一个模块柔性耐高温密封连接件5，当物料管长度方向上发生不一致形变的时候，避免产生两个物料管之间的内应力。依次类推，所有加热输送模块的工作原理相同。

综上，本发明具有如下有益效果：

(1)每一个加热输送模块都具有独立的接料、出料、加热、保温、输送、排气等功能，是具有完整再生功能的单元；

(2)每台再生炉有两种结构形式的加热输送模块，这两种加热输送模块结构左右对称，成对组合使用形成炭粉周期式往复输送，保证炭粉的在输送过程中有足够的受热时间；

(3)炭粉受热金属物料管1.4的结构，具有翻转自对称性，其结构不受模块限制，既能装配在左落料模块中，又能装配于右落料模块中，这样的设计可以通过定期翻转使用炭粉受热金属物料管1.4，大大延长物料管的高温蠕变寿命；

(4)炭粉受热金属物料管1.4进料口和出料口结构相同，具体有用于与模块柔性耐高温密封连接件5插拔密封连接的特殊柔性接口；

(5)加热输送模块被设计成固定端和膨胀伸缩端。在固定端，炭粉受热金属物料管1.4的自由度完全被模块钢结构外壳1.1固定，在膨胀伸缩端，沿物料管轴线方向具有完全自由度，炭粉受热金属物料管1.4其他自由度都被外壳1.1限制。其作用是给炭粉受热金属物料管1.4在长度方向，在高温(最大1000度)下，大尺寸变形(最大62mm)方向，给出一个自由伸缩的空间，避免产生内应力导致结构破坏。当然无论是固定端还是膨胀伸缩端，在炭粉受热金属物料管1.4直径方向，模块钢结构外壳1.1也留出一定的膨胀间隙，也是为了避免高温内应力。除两端外炭粉受热金属物料管1.4完全悬空，炭粉受热金属物料管1.4在钢结构外壳1.1中的安装是典型简支梁结构；

(6)加热输送模块之间通过模块柔性耐高温密封连接件5相互插拔柔性密封连接组合，通过这种插拔式柔性连接，方便模块之间的连接，更重要的是将不同模块受热金属物料管在差异温度条件下的不同步的绝对刚性变形进行吸收，避免由于不同步刚性变形而产生零件之间的内应力，最后通过插拔柔性密封连接在不同模块内部形成一个长距离的、贯通的炭粉受热输送封闭空间，达到以下目的：

a.通过数个模块的组合实现单台设备大规模、高产能的目的；

b.大规模、高产能要求长尺寸的受热金属物料管(至少24000mm长)，其绝对高温变形量(至少400mm)，数个模块的组合可以将如此大的高温变形量离散到每个单元，以减小在高温条件下对设备适应应力和变形的要求，也减小对设备柔性吸收变形量的压力；

c.模块化设计，不仅提高了设备配置的柔性，而且提高了设备的标准化水平；

d.离散化设计，不仅离散了设备整体的高温变形，而且减小了设备零部件的尺寸，方便设备制造、安装、维护、运输。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。