一种用于制备高活性脱硫脱硝用煤基活性炭的回转式活化炉的制作方法

本发明属于生产煤基活性炭活化料设备技术领域，具体是一种用于制备高活性脱硫脱硝用煤基活性炭的回转式活化炉。

背景技术：

活性炭具有较为发达的孔隙结构，较大的比表面积，机械强度高，吸附性能优良，被广泛的应用于环境保护、化学工业、食品工业、医药工业、矿业、农业、催化剂及其载体等众多领域。

活性炭的制备过程中，炭活化是一个关键过程。通常使用的炭活化设备有内热式和外热式回转炉。外热式回转炉由于靠炉壁辐射加热物料，高温气流与物料不直接接触，利于高品质产品的生产，回转炉的材质要求较高；内热式回转炉高温烟气流直接加热物料，操作简单，产量高，大都用于生产木质活性炭。当内热式回转炉用于生产煤质活性炭时，由于现有活化炉内部反应水蒸气温度不够高、活化料和水蒸气反应时间较短的原因，生产的产品存在孔隙结构不够发达、碘吸附值较低等缺陷，因此迫切需要开发出一种自动化程度较高、产品质量较好、产能较大的新型回转活化炉设备。

专利申请号为cn207435036u的专利文件公开了一种高效率回转式蒸汽活化炉，该专利中的活化炉本体的内壁设有一层蒸汽层，蒸汽层内壁均匀环绕设有若干个蒸汽喷头；活化炉本体内部设有螺旋蒸汽管道，且螺旋蒸汽管道与蒸汽层连通，螺旋蒸汽管道的外壁均匀环绕设有若干个蒸汽喷头；该发明专利的设计方案能够提高蒸汽与物料的接触面积，使蒸汽与物料充分接触，增强了活化效果。但是该专利中对于回转炉在使用过程中，煤料对炉内壁的磨损，高温烟气和水蒸气对炉体的腐蚀以及水蒸气预热方面考虑不全面。

专利申请号为cn109678156a的专利文件公开了一种用于制备高品质煤基活性炭的回转活化炉，所述回转活化炉包括水蒸气预热装置、活化装置、进出料系统以及回转活化炉主体部分；其特征在于，所述回转活化炉内部设置有水蒸气预热装置，由炉头的螺旋盘绕不锈钢钢管、炉膛内表面耐火浇注料的异形砖通道和炉头材质为碳化硅水蒸气喷射段串联组成；同时炭化料活化段采用由耐火浇注料和碳化硅材料构成的特殊几何体构造，能够有效避免煤料的堆积，保证活化料和高温水蒸气在高温下充分活化，有效增加活性炭的产能。但是该专利中对于回转炉的水蒸气预热方面考虑不全面，没有充分考虑使用过程中，高温烟气和水蒸气对水蒸气管路、喷头的腐蚀。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提供一种用于制备高活性脱硫脱硝用煤基活性炭的回转式活化炉。

本发明采取以下技术方案：一种用于制备高活性脱硫脱硝用煤基活性炭的回转式活化炉，包括可以自转的炉体，炉体包括依次设置的导料段、扬料预热段、活化段和出料段，从导料段到出料段的高度依次递减，导料段的进口处设置螺旋进料机，螺旋进料机接进料斗，导料段的进口处下部设置沉积室，并与燃气出口连接，出料段与燃烧室连接，出料段底部设置出料装置，出料装置接导料装置。

进一步的，导料段为耐火浇注材料，内部表面设置有梯形阶，梯形阶为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶的斜坡迎面与整体结构的转动方向一致。

进一步的，扬料预热段包括设置在外侧的钢管，钢管内浇筑有耐火料，耐火料内部设置不锈钢焊钉，扬料炭化段内部表面设置有梯形阶，梯形阶为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶的斜坡迎面与整体结构的转动方向一致。

进一步的，活化段内部设置有若干用莫来石al2o3-sio2耐火浇注料的活化槽，活化槽内设置不锈钢焊钉，活化槽内镶嵌有水蒸气输送管道，水蒸气输送管道上设置有水蒸气喷头，水蒸气喷头与活化段内部接通，水蒸气输送管道与水蒸气进口连接。

进一步的，燃烧室的出口端设置燃烧室气体分布器，燃烧室的进口处设置燃气燃烧器，燃烧室内设置有水蒸气预热管，水蒸气预热管一端与水蒸气进口连接，另一端与水蒸气输送管道连接。

与现有技术相比，本发明通过在回转活化炉内部采用特殊结构和材质的水蒸气预热装置和煤料活化段，能够制备得到具有较好的碘值和比表面积的高活性脱硫脱硝用煤基活性炭产品。主要优点在于：1、通过水蒸气预热装置，主要由炉头的螺旋盘绕不锈钢钢管、炉膛内表面异形砖通道和材质为碳化硅的水蒸气喷射段串联组成，水蒸气在三段的温度依次升高，最终温度为800~900^oc的水蒸气与炭化料高效快速接触活化；2、炭化料活化段采用由耐火浇注料和碳化硅材料构成的特殊几何体构造，能够有效避免煤料的堆积，保证水蒸气与煤料充分反应接触；3、耐高温水蒸气喷头采用碳化硅材质，与水蒸气喷射头对应的活化槽，其采用特殊的“保龄球”结构，能够有效避免活化料的过度堆积，保证800-900^oc水蒸气与活化煤料有足够的反应强度和反应时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为导料段的径向截面图；

图3为扬料预热段的径向截面图；

图4为活化段的径向截面图；

图5为出料段的径向截面图；

1、进料斗；2、螺旋进料机；3、导料段；4、扬料预热段；5、水蒸气喷头；6、活化段；7、水蒸气输送管道；8、出料段；9、水蒸气喷射口；10、燃烧室气体分布器；11、燃烧室；12、水蒸气预热管；13、燃气燃烧器；14、外来焦炉煤气或者炭化室产生荒煤气；15、水蒸气进口；16、基座；17、导料装置；18、出料装置；19、沉积室；20、燃气出口；21、耐火浇注料；22、螺旋形导料槽；23、不锈钢焊钉；24、活化槽。

具体实施方式

如图1所示，一种用于制备高活性脱硫脱硝用煤基活性炭的回转式活化炉，包括可以自转的炉体，炉体包括依次设置的导料段3、扬料预热段4、活化段6和出料段8，导料段3的进口处设置螺旋进料机2，螺旋进料机2接进料斗1，导料段3的进口处下部设置沉积室19，并与燃气出口20连接，出料段8与燃烧室11连接，出料段8底部设置出料装置18，出料装置18接导料装置17。

导料段3为耐火浇注材料，内部表面设置有梯形阶，梯形阶为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶的斜坡迎面与整体结构的转动方向一致。

扬料预热段4包括设置在外侧的钢管，钢管内浇筑有耐火料，耐火料内部设置不锈钢焊钉23，扬料炭化段4内部表面设置有梯形阶，梯形阶为具有迎面角的斜坡状，采用耐火材料筑在的腔体内，梯形阶的斜坡迎面与整体结构的转动方向一致。

活化段6内部设置有若干用莫来石al2o3-sio2耐火浇注料的活化槽24，活化槽24内设置不锈钢焊钉23，活化槽24内镶嵌有水蒸气输送管道7，水蒸气输送管道7上设置有水蒸气喷头5，水蒸气喷头5与活化段6内部接通，水蒸气输送管道7与水蒸气进口15连接。

燃烧室11的出口端设置燃烧室气体分布器10，燃烧室11的进口处设置燃气燃烧器13，燃烧室11内设置有水蒸气预热管12，水蒸气预热管12一端与水蒸气进口15连接，另一端与水蒸气输送管道7连接。

整个回转式活化炉内部由导料段、扬料预热段、活化段和出料段四段构成；采用特殊结构和材质的水蒸气预热装置和煤料活化段，能够保证活化水蒸气温度达到800~900^oc，并且煤料和高温水蒸气在高温下能够充分活化，与现有回转活化炉相比，该活化炉所得产品具有较好的碘值和比表面积，能够用于生产高品质煤基活性炭。

导料段采用耐火浇注材料，该段中部的水蒸气换热管采用材质为06cr25ni20（gb/t20878-2007）的不锈钢钢管，回转炉外部均设置有保温层。

扬料预热段其内部采用不锈钢钢管（06cr25ni20（gb/t20878-2007）的不锈钢钢管）和耐火浇注料材料（莫来石al2o3-sio2耐火浇注料），水蒸气通过镶嵌在耐火浇注料中的不锈钢钢管通到活化段，该扬料预热段有效长度为6~8米，采用锯齿状构造，能够保证活化料在内部充分抛洒，热烟气与物料逆流接触，这样增大了炭化原料与烟气的接触面积，能够保证活化煤料和水蒸气逐步预热到600^oc。

炭化料活化段采用耐火浇注料和碳化硅的复合材质，其中水蒸气管路和活化槽采用莫来石al2o3-sio2耐火浇注料，能够保证回转炉有较好的耐磨强度与使用寿命；而耐高温水蒸气喷头采用碳化硅材质，能够保证水蒸气与活化煤料接触活化时达到800-900^oc。

该回转活化炉内部活化段的长度为8~10m。

与水蒸气喷射头对应的活化槽，其采用特殊的“保龄球”结构，能够有效避免活化料的过度堆积，保证800-900^oc水蒸气与活化煤料有足够的反应强度和反应时间。

活化水蒸气由炉头进入回转炭化炉，经过逐步预热到800-900^oc，在炉头与燃烧室产生的烟气汇合后，进一步与活化煤料逆流接触反应，最终未反应完的水蒸气、燃烧烟气随活化产生的co+h2燃气一起从炉尾导出，进入焚烧炉。

活化煤料经进料斗和螺旋进料机从炉尾进入回转活化炉内部，然后依次经过导料段、扬料预热段后到达活化段，活化煤料完成活化过程后，到达炉头的出料段，最终通过出料设备和收料、导料装置输送到筛分和包装工段。

出料段为光滑面的耐火浇注料构成，其右端与出料设备相连接。

在整个回转活化炉系统中活化原料与水蒸气和热烟气的混合气逆流接触，经炭化工段制备得到的活化原料，首先经过进料斗1，然后再通过螺旋进料机2进入到回转活化炉内部，然后依次通过导料段3（导料段构造见图2）、扬料预热段4（扬料预热段构造见图3）和活化段6（活化段构造见图4），最终到达出料段8（出料段构造见图5），出料段8下端与出料装置18相连接，再经收料、导料装置17进入到产品筛分、包装工段；炉头部分所在区域为燃烧室11，在该部分，外部燃气14一般为焦炉煤气或者炭化工段产生的荒煤气，燃烧后温度约为900~1000^oc的烟气，热烟气首先经过出料段8与高温水蒸气喷头5喷出的800~900^oc汇合，然后依次通过活化段6、扬料预热段4、导料段3，最终活化段产生尾气从活化段产生尾气出口20导出。

在具体实施时，经炭化工段制备得到的活化原料，首先经过进料斗1，再通过螺旋进料机2进入到回转活化炉内部，然后依次通过导料段3、扬料预热段4；经过扬料预热段4，活化煤料与热烟气和水蒸气的混合气流逆流接触，活化煤料在该段升温预热到500~600^oc；与此同时，入炉水蒸气通过水蒸气预热管12、炉膛内部水蒸气输送管导7以及耐高温水蒸气喷头5，该水蒸气温度升高到800~900^oc,最终在活化段6与扬料预热段4输送来的预热活化料进行深度活化造孔，最终得到的高品质活性炭进入出料段8，再经过出料装置18、导料装置17，后经料带输送机运往筛分和包装工段。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。