一种活性炭制备系统的制作方法

本发明实施例涉及活性炭生产设备技术领域，具体涉及一种活性炭制备系统。

背景技术：

目前，活性炭生产的炉型有多种，例如：焖烧炉、管式炉、转炉、沸腾炉、平板炉、多段炉、斯特克炉、斯列普等炉型。其中，斯列普炉，二十世纪三十年代起源于法国，后在原苏联推广，规模生产煤质柱状活性炭。斯列普炉其本身具有一定的特点：如活化带装马鞍砖，使炭粒按“之”字形路径移动，加强了活化作用；设计了蓄热室，热能利用好，活化剂饱和水蒸气温度高，有利于活化；没有繁重的维修工作量；炉使用寿命长。但是斯列普炉不足方面有两点：活化带马鞍上积渣无法除去、造价较高，一次投入大，制备活性炭的工艺过程中，耗能高、成本高，环保性差。

多段炉，又称耙式炉，可以生产粒状炭和粉状炭。由于多段炉的结构特点，每层有耙齿旋转搅动炭层，使炭多次得到翻动，可有效的活化，加快了活化速率。它的有效接触面积大，层数多，故生产能力大。还可以实现机械化和自动化，旋转轴、耙齿，臂都需耐高温钢材，加上技术转让费，投资是较大的，没有一定的经济实力是建不起的，生产成本较高；此外，由于在生产活性炭的过程中，需要耙齿搅动碳层，制备出的活性炭产品破损率较高。

回转炉属流动床，开炉停炉比较方便，可以生产易活化炭，须消耗一定的炭化料，且机械维修量大，要连续生产，须加长炉筒，造价还是较大的，且生产工艺不环保。

综上所述，传统的活性炭生产炉在活性炭生产工艺中，活性炭的生产成本高、制造成本高、环保性差、耗能高的问题，亟待进一步改进。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种活性炭制备系统，以解决现有技术中活性炭生产设备存在着耗能高、水蒸气消耗量大、生产成本高、环保性差的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种活性炭制备系统，其包括：活化炉、燃烧室、混合器以及余热锅炉，所述活化炉的煤气出口与所述燃烧室的煤气进口连接，所述被加热空气出口、所述余热锅炉的蒸气出口分别通过所述混合器与所述活化炉连接，被加热气体和水蒸气在混合器内充分混合，所述燃烧室的燃烧烟气出口与所述余热锅炉的进气口连接；

其中，所述活化炉的底部设置有反应板，所述反应板上设有多个风帽，所述混合器内的水蒸气和空气的混合物通过所述风帽进入到所述活化炉内与在所述反应板上的碳化料发生活化反应，所述被加热空气及水蒸气作为流化介质，实现活化炉内部固体碳化料颗粒与气体介质的充分接触。

优选的，所述活化炉的中上部设置有进料口，进料口通过竖管与给料装置连接。

优选的，所述活化炉的出料口连接有滚筒冷渣机。

优选的，所述出料口设置为锥形筒筒状结构，所述锥形筒的周侧设置有可与所述余热锅炉的蒸汽出口连通的通孔。

优选的，所述燃烧室采用卧式布置，从所述活化炉出来的煤气从烧嘴中心喷入，烧嘴的周向均布带倾角的空气入口，可使其形成旋流火焰；

所述燃烧室后部布置空气-烟气换热器，将空气在所述燃烧室内进行预热。

优选的，所述混合器内置有供预热空气进入的圆管，所述圆管的端部封闭，周侧设有出气孔，预热空气通过出气孔垂直于水蒸气流动方向喷入，实现预热空气与水蒸气的充分混合。

优选的，所述余热锅炉的废气出口通过除尘装置与脱硫塔连接。

优选的，所述活化炉上设有多个温度测量装置和压力测量装置，还设有料位监测装置。

优选的，所述预热空气进口与罗茨风机连接，在所述罗茨风机与所述燃烧室连接的管道上设有止回阀。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例的活性炭制备系统，通过将碳化料在具有多个风帽的反应板上进行活化反应，从风帽中出来的水蒸气与被加热空气的混合气体，该混合气体的压力作用以及碳化料自身重力的作用，使得碳化料呈沸腾状，形成流化状态；水蒸气和碳化料混合均匀且充分，节省了水蒸气，节能，且能生产出高品质的活性炭。通过罗茨风机对进入活化炉内的氧气定量，水蒸气与碳化料反应产生的可燃气体与氧气充分反应，放出的能量一方面可以保持活化炉的炉温，另一方面可以补充碳化料活化反应所需要的能量，使得活化反应持续不断进行。同时，可以生产各种类型的活性炭，包括制备高强度活性炭等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，并非用以限定本发明可实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种活性炭制备系统的结构组成示意图；

图中：1-给料装置；2-活化炉；3-燃烧室；4-余热锅炉；5-除尘器；6-脱硫塔；7-引风机；8-烟筒；9-罗茨风机；10-混合器；11-滚筒冷渣机；12-离心风机。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种活性炭制备系统，该活性炭制备系统包括活化炉2、燃烧室3、混合器10以及余热锅炉4，活化炉2的煤气出口与燃烧室3的煤气进口连接，燃烧室3的被加热空气出口与活化炉2连接，燃烧室3的燃烧烟气出口与余热锅炉4的进气口连接；余热锅炉4的蒸气出口通过混合器10与活化炉2连接；其中，活化炉2的底部设有反应板，反应板上均匀设有多个风帽，活化炉2内壁上还设有料位检测装置，用于检测活化炉内碳化料的加入量；混合器10内的气体通过风帽进入到活化炉内，与进入到活化炉内位于反应板上的碳化料发生活化反应，从均匀分布在反应板上的多个风帽进入到活化炉的水蒸气和热空气的混合气体，反应板是由耐火材料制成的，混合空气向上的压力，以及碳化料向下的重力作用下，碳化料在活化炉内的轨迹更均匀，并且使得碳化料与混合气体融合，使碳化料呈流化状态，达到了节省水蒸气、节能以及提升转化率的目的。本发明实施例中，空气及水蒸气作为流化介质，可实现内部固体碳化料颗粒与混合气体介质的充分接触，热量及质量传递效率高，避免了其他活性炭生产装置因接触不充分导致的水蒸气消耗高、热量损失大等问题。活化炉内流化速度控制在0.5～1m/s，空气体积与碳化料质量比例为1.5～2m³/kg，水蒸气与碳化料的质量比例为0.8～1.2kg/kg。活化炉内碳化料层高度与活化炉内径比例0.7～1.2，可实现有效活化的同时提高活性炭收率，降低风机电耗，减少细颗粒逃逸，上述条件下活性炭收率为45～55％。

活化炉2的顶部侧壁上设有进料口，进料口与给料装置1通过竖管连接，管内通入冷空气作为输送介质和冷却介质，进料口与给料装置1连接的输送料管道之间还安装有密封阀，给料装置1包括有螺旋给料机，给料装置1内的碳料通过螺旋给料机将碳料输送到活化炉2内，最终碳料堆积在反应板上。

混合器10内为热空气和水蒸气的混合物，该部分混合物通过多个风帽进入活化炉内与堆积在反应板上的高温碳化料进行充分反应，在气流的作用下碳化料呈沸腾状，不仅使得活化反应更充分，而且节约水蒸气并减少碳的烧蚀。通过设置在反应板上进行物料的反应，不仅可以制备一般的活性炭，而且可以制备高强度活性炭。

本发明实施例中，碳化料通过给料装置1加入到活化炉2内，与活化炉底部通入的热空气和蒸汽发生反应，碳化料中部分碳与预热空气中的氧发生反应释放热量，维持反应室温度在900℃左右。高温条件下蒸汽与碳化料颗粒在流化状态下进行活化，制备的活性炭通过活化炉底部出口排至滚筒冷渣机11冷却排出。

本发明实施例的活化炉2上还设有多个温度测量装置和压力测量装置以及料位测量装置，通过活化炉2上不同位置处设置的压力检测装置和温度检测装置，可以方便的测定活化炉2内的温度和压力，控制活性炭反应的相应的各项条件，达到实时监控的目的，增加了活性炭反应的可控性。

活化炉2的出料口连接有滚筒冷渣机11，滚筒冷渣机11可以快速地将活化炉中制备的活性炭冷却到合适的温度，较佳的，在出料口处还安装有插板，通过插板控制活性炭的出料量。

活化炉里产生的高温煤气经绝热管道送至燃烧室3与离心风机12送入的空气燃烧放热，燃烧室3温度1000℃，燃烧室3内置换热器将送入活化炉的空气预热至300℃后，高温烟气进入余热锅炉4。

活化炉的底部与燃烧室3的被加热空气出口连接，燃烧室3内将活化炉2内的可燃气体进行充分燃烧，燃烧产生的热量通过换热器对空气进行加热，加热后的空气通过混合器10进入到活化炉内，燃烧室3燃烧的废气通入到余热锅炉4中，对水进行加热获得水蒸气，水蒸气一部分进入混合器10，在混合器10内与被加热的空气充分混合，另一部分通过导板与出料口联通。这样，加热的空气与水蒸气在混合器10内充分混合，混合后的气体经多个气帽进入活化炉内与炭料发生反应。在燃烧室3内被加热的空气，经过混合器10与从余热锅炉4中来的水蒸气充分均匀的混合，混合均匀的气体可以更好的参与活性炭的反应，提高活化反应的效率。

本发明实施例中，燃烧室3采用卧式布置，煤气从烧嘴中心喷入，烧嘴四周为周向均布带倾角空气入口，使其形成旋流火焰，燃烧室3后部布置空气-烟气换热器，将进入反应器的空气预热至300℃，实现余热回收的同时，避免了蒸汽与低温空气混合产生冷凝。从燃烧室3排出的烟气通过余热锅炉将温度降至180℃后进入布袋除尘器5脱除粉尘后，进入脱硫系统脱除so2，经引风机7送入烟囱排放。余热锅炉4的废气出口通过除尘装置与脱硫塔6连接，从燃烧室中出来的废热空气，经过余热锅炉4的热量回收后，废气经过除尘装置除尘后，除尘后的气体再经过脱硫塔6除硫，从而减少了废气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放，降低了活化炉2排放气体中有害污染物的排放量，同时通过燃烧室3和余热锅炉4，对能量进行充分利用和回收，达到了绿色节能的目的。脱硫塔6的出气口处还连接有引风机7，通过脱硫塔6除硫后的废气通过引风机7经过烟筒8排放到空气中，使得脱硫塔6中废气的处理更加流畅，加快对废气处理的速率。

预热空气进口与罗茨风机9连接，在罗茨风机9与燃烧室3连接的预热空气管道上设有止回阀。通过罗茨风机9对进入的燃烧室3中被加热的空气的量进行控制，从而可以精确地控制进入活化炉参与活化反应的气体的量，减少碳化料的烧蚀。通过罗茨风机9对进入的燃烧室3中被加热的空气的量进行控制，从而可以间接地控制进入活化炉中参与活性炭生产反应的气体的量，对反应气体中氧气的含量进行精准控制，以利于生产出高品质的活性炭，氧气与可燃气体之间进行气体之间的均相反应，放出的热量既能够保持炉温，又可以提供水蒸气与炭进行活化反应所需要的能量。

余热锅炉4可将烟气冷却至180℃，并产生0.3mpa饱和蒸汽。蒸汽与预热后的空气通过混合器10混合，混合器10内置圆管，圆管的顶端封闭，圆管的四周设置多个出气孔，预热空气通过出气孔垂直于水蒸气流动方向喷入，实现预热空气与水蒸气的有效混合。

燃烧室3上还设有离心风机12，离心风机给燃烧室配风助燃，从离心风机12进入的空气与可燃气体进行燃烧反应，使从活化炉出来的可燃气体燃烧充分燃尽。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，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，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。