一种外加热式连续碳化方法及装置与流程

本发明涉及一种通过外部热量（间接加热）使有木质原料碳化的连续热碳化方法及装置。

背景技术：

碳化是活性炭制备过程的重要环节。通常，在外部加热的碳化装置中，采用外部热量使原料碳化，将原料装入外部加热的圆柱筒中，并对物料进行分级和旋转。在碳化过程中，热空气与物料接触触面面积较小，热量利用效率低。另外，以往的碳化功能方式多采用燃烧天然气的方式，碳化产生的可燃气体利用较低。因此需要增大设备的尺寸并且热能的消耗很大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种木质原料连续碳化工艺方法，用以解决木质原料碳化过程中能耗高，设备占地大，操作连续性差等问题。本发明通过热空气与原料接触来加热，扩大原料与热量的接触表面，改善碳化料搅拌和进料性能，提高操作的连续性，实现一次点火后无需额外供能，同时使设备小型化并减少碳化的热能耗散。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1.一种外加热式连续碳化方法及装置，包括以下步骤：

（1）原料除湿、碳化：含水量小于40%的木质原料通过投料口1进入碳化装置后，在螺旋输送器5推进下在三个回折串联的圆柱形炭化筒体4、6、9内部连续向出料口12推进；原料通过圆柱形炭化筒体4后含水率小于5%，碳化产生的气体通过一级碳化尾气排放口3排出；含水量小于5%的原料通过连接口7进入下一级碳化筒体中进一步碳化，碳化筒体6和9产生的碳化气体通过碳化气体收集口21进入气体除尘器22中；三级碳化的物料经循环水冷却装置冷却后由排放口12排出；在原料在三个碳化筒体中的停留时间为20-60min；

（2）在圆柱形筒体外部的热空气从外部向筒体供热，使筒体内部的原料碳化，其中筒体4温度为250-450℃，筒体6温度为450-600℃，筒体9温度为600-750℃；不同操作阶段设备供能方式不同，点火阶段采用天然气供能，设备稳定运行后，由碳化气体回用燃烧供能；

（3）碳化后的物料通过循环水冷装置冷却后进入出料口，得到碳化料。

2.根据权利要求1所述的一种外加热式连续碳化方法及装置，其特征在于：原料推进采用螺旋输送器，螺旋输送器提供了一种将原料刮到螺旋输送机的螺杆上并提供向前推力的提升杆；碳化筒体中三个螺旋传输器通过电机齿轮传动提供动力；投料方式采取连续操作的方式。

3.根据权利要求1所述的一种外加热式连续碳化方法及装置，其特征在于：三个碳化筒体4、6、9采取回折串联的方式连接，三个筒体的温度不同，其中筒体4温度为250-450℃，筒体6温度为450-600℃，筒体9温度为600-750℃；燃烧室14一侧有送风机19，顶部有燃烧尾气排放口2，燃烧室底部均匀分布有一排点火灶15，通过调节送风量，尾气排放口开度和点火灶供气量调节燃烧室温度。

4.根据权利要求1所述的一种外加热式连续碳化方法及装置，其特征在于：一级碳化气体由排放口外排，二级和三级碳化气体经除尘后，通过回用管路上安装有三个阀门碳化气体回用控制阀18、外部天然气接口阀16和碳化气体收集控制阀17，开闭调节燃烧室供能方式，点火初期热能来自外部提供的天然气燃烧，点火中后期通过碳化产生的气体燃烧提供热能。

5.根据权利要求1所述的一种外加热式连续碳化方法及装置，其特征在于：碳化原料采取循环水冷却，冷却装置为套管式，冷却水存在于夹套中，冷却水入口13温度为10-50℃，冷却水出口10温度为70-100℃；物料在冷却装置中的推进采用螺旋输送器，螺旋输送器提供了一种将原料刮到螺旋输送机的螺杆上并提供向前推力的提升杆，螺旋输送器由单独的搅拌电机11提供动力。

附图说明

图1一种外加热式连续碳化装置

图2图1a-a向剖面图

图3图1b-b向剖面图

其中，进料口1、燃烧尾气排放口2、一级碳化尾气排放口3、一级碳化筒体4、螺旋输送机5、二级碳化筒体6、连接口7、搅拌电机8、三级碳化筒体9、冷却水出口10、搅拌电机11、出料口12、冷却水入口13、燃烧室14、点火灶15、外部天然气接口阀16、碳化气体收集控制阀17、碳化气体回用控制阀18、送风机19、传动齿轮20、碳化气体收集口21、气体除尘器22、传动齿轮23、动力电机齿轮24、升降搅拌装置25。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

如图1-3所示，一种外加热式连续碳化方法，用到一种碳化处理装置，碳化过程包括以下步骤：

（1）原料除湿、碳化：含水量小于40%的木质原料通过投料口1进入碳化装置后，在螺旋输送器5推进下在三个回折串联的圆柱形炭化筒体4、6、9内部连续向出料口12推进；原料通过圆柱形炭化筒体4后含水率小于5%，碳化产生的气体通过一级碳化尾气排放口3排出；含水量小于5%的原料通过连接口7进入下一级碳化筒体中进一步碳化，碳化筒体6和9产生的碳化气体通过碳化气体收集口21进入气体除尘器22中；经过三级碳化的物料经循环水冷却装置冷却后有排放口12排出；在原料在三个碳化筒体中的停留时间为20-60min；

（2）在圆柱形筒体外部的热空气从外部向筒体供热，使筒体内部的原料碳化，其中筒体4温度为250-450℃，筒体6温度为450-600℃，筒体9温度为600-750℃；运行不同操作阶段设备供能方式不同，点火阶段采用天然气供能，设备稳定运行后，能量来自于碳化气体回用燃烧供能；

（3）碳化后的物料通过循环水冷装置冷却后进入出料口，得到碳化料。

用到的碳化处理装置如图1所示，包括位于装置顶部一侧的进料口1，进料口与一级碳化筒体4相连，筒体内的螺旋输送器5用于将物料往前推送，一级碳化尾气通过一级碳化尾气排放口3排出，一级碳化后的物料通过连接口7进入二级碳化筒体6，二级碳化筒体设有螺旋输送器，螺旋输送器有电机8提供动力，二级碳化筒体物料经过三级碳化筒体9后进入冷却装置。装置的一侧，三个碳化筒体通过传动齿轮20相连，有专用电机24提供动力，并通过传动齿轮23传输到三个碳化筒体。碳化筒体内设有升降搅拌装置25。

二级和三级碳化产生的气体通过碳化气体收集口21，进入气体除尘器22，经过除尘后的碳化气体可以通过控制阀收集或回到燃烧炉14中。由三个阀门外部天然气接口阀16、碳化气体收集控制阀17和碳化气体回用控制阀18控制燃烧室的供能方式，点火时，开启外部天然气接口阀16，外部天然气通过管路进入点火灶15并点火，运行中期由于碳化气体产生，开启碳化气体回用控制阀18，并关闭外部天然气接口阀16，过剩的碳化气体由碳化气体收集控制阀17进入收集器。燃烧室一侧连接有送风机为燃烧室供氧，燃烧尾气有装置顶部的燃烧尾气排放口2排出。

碳化物料冷却器与三级碳化筒体出口相连，冷却器通过螺旋输送器将碳化物料推送到出料口12，螺旋输送器由专用电机11提供动力。冷却器采用下方冷却水入口13进水，上方冷却水出口10出水。

使用本装置进行木质原料碳化，三个碳化筒体4、6、9采用回折串联的方式连接，结余装置占地面积，提高热能利用效率。原料经过三级碳化筒体碳化后，碳化产生的气体可以通过收集口21收集，除尘器22除尘后，进入燃烧室15，实现了碳化气体的有效利用。碳化筒体的螺旋输送器和筒体特殊的设计可以提高传热效率和碳化操作的连续性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。