活性炭颗粒制备装置的制作方法

本发明涉及冶金环保技术领域，具体涉及一种活性炭颗粒制备装置。

背景技术

众所周知，在大气污染治理领域，脱硫脱硝活性炭(即大颗粒活性炭)工艺处理烟气的净化效果突出，特别是在钢铁行业烟气净化处理上，该技术以其处理能力更大、优异的净化效果、活性炭可循环利用等特点，将得以广泛应用。目前用于烟气净化的活性炭产业发展较为迅速，活性炭需求量持续增长。

现有技术中，活性炭制备工艺主要分几个阶段进行。首先，通过对原煤的破碎研磨，制成一定粒径的煤粉；然后，添加一定比例的黏合剂和水混合后，通过制粒设备制粒成所需大小的活性炭颗粒；最后，通过炭化和活化两道工序获得活性炭颗粒产品。在制粒工序，一种典型的液压制粒机利用液压油缸提供压力，带动冲压活塞使生物质冲压成型。通过曲柄机构驱动的活塞运动是往复间歇的，往复运动一次可以形成一个压块，其产量不是很高，且作业振动较大，噪音也相对较大。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对活性炭颗粒制备装置进行优化设计，以在提高设备产量的基础上，能够有效降低作动产生的振动噪音。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种活性炭颗粒制备装置，可有效兼顾制粒工序产量的有效提升及振动噪音的良好控制。

本发明提供的活性炭颗粒制备装置，包括机架和设置在所述机架上的驱动部件、成形腔体、挤压绞龙、出料压模及切刀；其中，所述成型腔体具有物料腔及与其连通的物料进口和物料出口；所述挤压绞龙插装于所述成型腔体中，所述挤压绞龙的转轴可与所述驱动部件的输出端传动连接，且位于所述成型腔体中的所述转轴上具有螺旋叶片，并配置为：沿物料的推送方向，所述物料腔内形成的挤压比呈逐渐增大的趋势变化；所述出料压模位于所述成型腔体的物料出口处，所述出料压模上具有多个与所述成型腔体连通的模孔；所述切刀位于所述出料压模的外侧，并可与所述挤压绞龙的转轴传动连接，以在所述转轴的带动下切断自所述模孔挤出的成型物料。

优选地，所述转轴为变径轴和/或所述螺旋叶片具有不等螺距形成所述挤压比呈逐渐增大的趋势变化；所述物料出口处的挤压比为1.2～3.0。

优选地，所述成型腔体还具有位于所述物料腔外部的温控腔，所述温控腔内可容纳换热介质，以与所述物料腔内的物料进行热交换。

优选地，还包括第一温度传感器和/或第二温度传感器，其中：所述第一温度传感器用于获取所述温控腔内的介质温度；所述第二温度传感器用于获取所述物料出口处的物料温度；控制器用于根据所述第一温度传感器获取的介质温度输出第一温度调节信号至所述换热介质的控制端，和/或用于根据所述第二温度传感器获取的物料温度输出第二温度调节信号至所述换热介质的控制端。

优选地，所述螺旋叶片为分段式可拆卸连接结构。

优选地，所述分段式可拆卸连接结构配置为：所述螺旋叶片包括沿所述转轴的长度方向依次设置的多个叶片体套；每个所述叶片体套包括连接套和叶片体；其中，所述连接套套装于所述转轴上，且与所述转轴间具有周向限位副；所述叶片体置于相应的所述连接套的外表面上，相邻两个所述叶片体的边沿相抵对接。

优选地，所述出料压模包括基体和多个耐磨套；其中，所述基体上开设有多个插装孔；多个所述耐磨套分别插装于所述插装孔中，所述耐磨套的内孔形成所述模孔。

优选地，所述出料压模还包括连接体，所述连接体与多个所述耐磨套的首端相连，且每个所述耐磨套的内孔沿伸至所述连接体的端面。

优选地，所述耐磨套配置为不同长径比的系列组，每个系列组的所述模孔的长径比为1.5:1～8:1。

优选地，所述模孔的首端具有扩口，且所述耐磨套的末端与所述基体的外端面之间具有预定距离。

针对背景技术，本发明采用挤压绞龙作为物料成型的施压构件，工作过程中，驱动部件带动挤压绞龙绕其轴心旋转，位于成形腔体中的螺旋叶片可推送物料位移至出料压模，过程中物料被初步压实；在挤压绞龙的连续挤动下，物料流入出料压模的模孔中，通过孔中形成的摩擦阻力再次将物料压缩塑型，达至所需成型要求后自出料压模末端挤出；与此同时，出料压模外侧的切刀与挤压绞龙同步转动，随着成型品连续被挤出，在挤压绞龙旋转一周后被切刀切断。至此，制作完成的成型活性炭颗粒，被收集输送至下一道工序。与背景技术相比，本方案采用连续不间断的挤压绞龙提供活性炭成型的驱动力，作动过程中稳定无振动冲击，可有效规避振动产生的较大噪音；螺旋叶片在物料腔中所构建的挤压比呈逐渐增大的趋势，物料逐步被压实，如此设置，一方面使得物料逐渐均布于物料腔，无夹杂气隙形成，从而为有效控制产品质量提供了可靠保障；另外，挤压力逐渐增大，可完全规避物料输送过程中的阻滞现象，确保整机良好的作动性能。具有结构简单可靠、制造成本可控的特点。

在本发明的优选方案中，在物料腔外部设置有温控腔，其内可容纳换热介质，以与物料腔内的物料进行热交换；由此调节物料的温度，以利于颗粒的成型及顺利被挤出；进一步地，基于不同原料所对应适合成型温度，可实时获取温控腔内介质温度或者出料口处的物料温度，以输出控制指令的换热介质的控制端，例如，加热装置或流量阀的控制端等，从而调节换热介质的温度，进一步提高产品成型质量。

在本发明的另一优选方案中，出料压模由基体和插装于基体上的耐磨套构成，该耐磨套的内孔形成模孔；如此设置，一方面，仅耐磨套采用高硬度防磨材质制作，可大大降低出料压模的制造成本及维修更换成本，同时，插装式的装配关系进一步提高了组装及维护作业的便利性。

在本发明的又一优选方案中，模孔的首端具有扩口，可利于物料更加顺利进入成型孔，降低成型压力；耐磨套的末端与基体的外端面之间具有预定距离，也即在模孔的末端形成扩孔段，可使得出料顺畅及更换时便于取出损坏的耐磨套。

附图说明

图1为实施例一所述活性炭颗粒制备装置的整体结构示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为图1中所示挤压绞龙的轴测示意图；

图4为图3中所示挤压绞龙的主视图；

图5为具体实施方式中所述温度调节控制的方框图；

图6为实施例二所述挤压绞龙的装配爆炸示意图；

图7为实施例三所述出料压模的装配爆炸示意图；

图8为图7中所示出料压模的剖视图；

图9为实施例四所述出料压模的装配爆炸示意图；

图10为图9中所示出料压模的剖视图。

图中：

机架1、挤压绞龙2、转轴21、配合面211、螺旋叶片22、连接套221、配合面2211、叶片体222、电机3、联轴器31、轴承座32、成型腔体4、物料进口41、物料出口42、物料腔43、温控腔44、介质入口441、介质出口442、出料压模5、模孔51、扩口511、基体52、插装孔521、扩孔段5211、内凹容纳部522、耐磨套53、连接体54、切刀6、第一温度传感器7、控制器8、第二温度传感器9、存储器10。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：

请参见图1，该图示出了本实施方式所述活性炭颗粒制备装置的整体结构示意图。

该活性炭颗粒制备装置包括作为装置构成承载支撑的机架1，如图1所示，机架1上设置有用于驱动挤压绞龙2的驱动部件，优选采用电机3；其成型腔体4具有物料腔43及与其连通的物料进口41和物料出口42。其中，挤压绞龙2插装于成型腔体4中，挤压绞龙2的转轴21可与电机3的输出端传动连接，且位于成型腔体4中的转轴21上具有螺旋叶片22，并配置为：沿物料的推送方向，物料腔43内形成的挤压比呈逐渐增大的趋势变化。这里，“挤压比”是指物料受挤压后的密度与自然状态下的堆积密度之比。请一并参见图2，该图为图1的a－a剖视图。物料自物料进口41注入，随着挤压比的逐渐增大，物料腔43内的物料密度相应逐渐增大，由此物料逐步被初步压实，有效均布且无夹杂气隙形成；挤压比逐渐增大，可完全规避物料输送过程中的阻滞现象。

其中，成型腔体4的物料出口42处设置有出料压模5，该出料压模5上具有多个与成型腔体4的物料腔43连通的模孔51；在挤压绞龙2的连续挤动下，物料流入出料压模5的模孔51中，通过孔中形成的摩擦阻力再次将物料压缩塑型，达至所需成型要求后自出料压模5末端挤出。

其中，切刀6位于出料压模5的外侧，并可与挤压绞龙2的转轴21传动连接，以在转轴21的带动下切断自模孔51挤出的成型物料。这里，切刀6采用螺纹紧固件固定于转轴21的轴端为优选方案，结构简单可靠，且易于进行拆装操作。随着成型品连续被挤出，在挤压绞龙2旋转一周后被切刀切断。至此，制作完成的成型活性炭颗粒，被收集输送至下一道工序。

需要说明的是，转轴21可与电机3的输出端传动连接，包括直接传输动力和间接传输动力的情形。本方案中，电机3的输出端优选通过联轴器31与挤压绞龙2的转轴21传动连接，转轴21的轴端通过轴承座32与联轴器31传动连接，以提高传动平稳性，降低工作噪音。当然，挤压绞龙2垂直设置的好处在于利用物料的重力，使物料更加流动顺畅，更有利于制粒。

作为优选，物料出口42处的挤压比为1.2～3.0。这里，挤压比的逐渐增大可以采用不同方式实现，例如，挤压绞龙2的转轴为变径轴，图2中所示自上至下逐渐变大；螺旋叶片22的螺距为不等距，图2中所示自上至下螺距逐渐减小。请一并参见图3和图4所示，其中，图3为图1中所示挤压绞龙的轴测示意图，图4为所示挤压绞龙的主视图。

当然，也可以采用仅采用上述其中一者的方式实现挤压比的变化。需要说明的是，本文中所述“上”、“下”、“外”和“内”等方位词使用以图面所示作为描述基础，应当理解，上述方位词的使用仅用于清晰表达构件或结构间的相对位置关系，其对本申请请求保护的技术方案并未构成实质性的限制。

通常，不同物料的特性不同，直接影响物料成型压实、推送效果；例如，温度过低时会影响物料的成型及顺利挤出。此外，环境温度不同，亦有相同的影响。为了有效避免温度不适合导致上述影响，成型腔体4还具有位于物料腔43外部的温控腔44，该温控腔44内可容纳换热介质，以与物料腔43内的物料进行热交换。该换热介质可以但不限于采用热水或者热气等，也可以但不限于采用外部调温介质流动或内部调温介质密闭的方式。

如图所示，本方案采用外部调温介质流动的方式提供换热介质，该温控腔44具有介质入口441和介质出口442，换热介质经由介质入口441进入温控腔44，完成换热后经由介质出口442流出。如此设置，适应于不同物料及不同环境温度，均可获得较佳的物料的成型质量及挤出过程的顺畅程度，大大提高了本装置的可适应性。作为进一步改进，可以此作为基础建立换热介质控制循环系统，并配备加热(降温)装置、压力阀和流量阀等(图中未示出)。

为了自动实现上述温控调节，进一步地还可以设置用于获取温控腔44内介质温度的第一温度传感器7，该介质温度信号输出至控制器8，并由控制器根据该介质温度输出第一温度调节信号至换热介质的控制端；例如，加热装置或流量阀的控制端等，从而调节换热介质的温度，进一步有效适应并提高产品成型质量。同时，还可以设置用于获取物料出口处物料温度的第二温度传感器9，控制器可根据第二温度传感器9获取的物料温度输出第二温度调节信号至换热介质的控制端。

请一并参见图5，该图示出了本方案的温度调节控制方框图，具体地，优选将不同物料所对应的适合成型温度阈值预存于存储器10中，工作过程中，控制器8基于所采集的当前温度值与相应温度阈值进行比较，实时监控温度变化并输出相应控制指令进行调节。可以理解的是，根据不同的应用场合，第一温度传感器和第二温度传感器可同时设置或者择一设置。

实施例二：

本方案与实施例一所述活性炭颗粒制备装置的区别在于，挤压绞龙2的螺旋叶片22为分段式可拆卸连接结构。请参见图6，该图示出了该挤压绞龙的装配爆炸示意图，为了清楚示出本方案与实施例的区别和联系，图中相同功能构件采用同一标记进行示明。如图6所示，该分段式可拆卸连接结构具体配置为：螺旋叶片22包括沿转轴21的长度方向依次设置的三个叶片体套；每个叶片体套包括套装于转轴21上的连接套221，以及置于相应的连接套221外表面上的叶片体222。

其中，连接套221与转轴21间具有周向限位副，以便各叶片体222与转轴21同步转动。图中所示，连接套221的内孔具有轴向延伸的配合面2211，转轴21的外表面具有轴向延伸的配合面211，组装时，三个叶片体222套依次套装于转轴21上，且各叶片体套的配合面2211分别与转轴21的配合面211构成前述周向限位副；当然，该周向限位副的建立不局限于图中所示结构，只要满足可拆卸和同步转动的功能需要均在本申请请求保护的范围内。

其中，相邻两个叶片体套的叶片体222的边沿相抵对接，由此构成一连续的螺旋叶片22。当然，本方案的螺旋叶片22采用模块化设计，例如但不限于图中所示的由三个叶片体套构成，根据实际工况需要也可以设置其他复数个。具体地，单个叶片体222的螺距可分别设置，组装完成后，螺旋叶片22的螺距整体上呈逐渐递减趋势，以获得物料逐步被压实所产生的有益效果。同时，极大地方便了叶片磨损后的检修操作，以及维修成本。

另外，根据制粒所需的具体需求变化，应用本方案，还可以通过更换不同螺距的叶片体套来实现，更进一步提高了其可适应性。

可以理解的是，在挤压绞龙的连续挤动下，物料被再次压缩塑型的过程中，物料与出料压模5的模孔51具有摩擦阻力。针对该摩擦阻力，下述实施例三和实施例四分别提供了进一步的优化和改进。

实施例三：

本方案与实施例一或实施例二所述活性炭颗粒制备装置的区别在于，针对出料压模5进行了优化和改进。请参见图7和图8，其中，图7为本方案所述出料压模的装配爆炸示意图，图8为图7中所示出料压模的剖视图。为了清楚示出本方案与实施例的区别和联系，图中相同功能构件采用同一标记进行示明。

如图所示，该出料压模5包括基体52和多个耐磨套53，该基体52上开设有多个插装孔521，显然，该插装孔521的设置对应于模孔51的数量及排布方式。每个耐磨套53插装于相应的插装孔521中，耐磨套53的内孔形成模孔51。如此设置，仅耐磨套53采用高硬度防磨材质制作，即可获得较佳的耐磨性能，而基体52可采用普通较好韧性的材质，从而即保证了出料压模有较好受力韧性，又可保证磨损部位有很好耐磨性，提高了使用寿命，只需更换出料压模孔模，大大降低了出料压模5的制造成本及维修更换成本。

进一步地，该模孔51的首端(也即物料流入端)具有扩口511，利于物料更加顺利进入模孔51，降低成型压力；另外，耐磨套53的末端与基体52的外端面之间具有预定距离l，也即在模孔51的末端形成扩孔段5211，可使得出料更加顺畅，同时在更换时便于取出损坏的耐磨套53。

如前所述，不同物料的特性不同，不同成品参数也不相同，进一步地可将耐磨套53配置为不同长径比的系列组。每个系列组的模孔51的长径比为1.5:1～8:1，例如但不限于下述三个系列组，长径比为1.5:1的第一系列组，长径比为3:1的第二系列组，长径比为8:1的第三系列组，由此可适应至少三种应用情形。

实施例四：

本方案与实施例三所述活性炭颗粒制备装置的区别在于，提供了另外一种形式的耐磨出料压模5。请参见图9和图10，其中，图9为本方案所述出料压模的装配爆炸示意图，图10为图9中所示出料压模的剖视图。为了清楚示出本方案与实施例的区别和联系，图中相同功能构件采用同一标记进行示明。

如图所示，该出料压模5同样包括基体52和多个耐磨套53，且基体52上开设有多个插装孔521，以插装耐磨套53；多个耐磨套53的首端通过连接体54相连为一体，两者可一体加工成形，也可分别加工后固定为一体，且每个耐磨套53的内孔沿伸至连接体54的端面。

作为优选，基体52上设置有内凹容纳部522，组装完成后，连接体54与基体52的端面齐平，具有较好的组件外观，同时不影响适配构件的结构设计。

需要说明的是，除进一步的优化改进构件外，上述实施例二、实施例三和实施例四的其他构成及连接关系与实施例一相同，故不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。