用于活性炭活化炉的自动加料装置及方法与流程

本发明属于活性炭生产领域，具体涉及用于活性炭活化炉的自动加料装置及方法。

背景技术：

活性碳活化炉采用水蒸汽、烟道气(主要成分为co2)或其混合气体等含氧气体作为活化剂，在高温下与炭接触发生氧化还原反应进行活化，生成一氧化碳、二氧化碳、氢气和其它碳氢化合物气体，通过碳的气化反应(“烧失”)达到在碳粒中造孔的目的。其主要化学反应式如下：

c+2h2o→2h2+co2—18kcal①

c+h2o→h2+co—31kcal②

co2+c→2co—41kcal③

高质量的活性炭产品必须经过活化处理，就是将活性炭的孔隙率提高，使它的吸附效果提高。目前对活化炉加料均采用人工操作，每班需要安排两名岗位人员进行加料操作，通过单斗提升机将物料输送到活化炉缓冲料仓，然后由惯性输送机将物料输送至入料仓，入料仓下口设置手动插板，活化炉炉顶设有加料口，加料口上方用盖子扣住，加料口四周设置有水封槽，盖子与加料口采用水进行密封。活化炉人工加料流程：两人协作抬走加料口水封盖—一人打开入料仓手动插板—两人各自对进入炉体内的料进行平料—两人协作将水封盖盖在下料口上，从而完成一个加料流程。目前人工对活化炉加料存在以下3点弊端：

1、岗位人员对活化炉进行加料时，若未采取安全防护，或防护不到位会吸入炉内逸出的ch4、co、h2s等有毒气体，人员中毒后可能会不慎落入炉体中，严重影响职工的健康和人身安全。

2、在水封盖揭开的瞬间，炉内可燃气体遇到氧气待浓度范围达到爆炸极限时，在高温下会瞬间爆燃，危害操作人员的人身安全。

3、开盖加料时，将有大量的水蒸气、有毒有害气体进入到入料管内，并进入到入料仓内，水蒸气遇冷空气凝结成水，致使物料黏结成块，堵塞下料管，影响活化炉正常生产，同时入料仓内积聚易燃易爆气体，存在燃烧、爆炸的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种用于活性炭活化炉的自动加料装置，该自动加料装置结构简单、使用方便，能够实现活性炭活化炉的自动加料；

本发明的第二个目的在于提供一种利用前述自动加料装置对活性炭活化炉进行自动加料的方法，该方法简单方便，能够实现活性炭活化炉的自动加料。

为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：

一种用于活性炭活化炉的自动加料装置，所述自动加料装置设置于炉体水封盖的顶部；

所述自动加料装置包括入料仓、闸板阀、下料管、防风管、水封盖、连杆架、旋转轴、执行器和plc；

所述入料仓、所述闸板阀、所述下料管和所述防风管由上至下依次设置于所述炉体水封盖的正上方；所述炉体水封盖的顶部在沿其长度方向的两端分别设置有下料口；所述炉体水封盖的顶部中间设置有泄压口，所述泄压口上配设有泄压盖；所述旋转轴可转动地设置于所述炉体水封盖的一侧，且与所述炉体水封盖的长度方向平行；

所述闸板阀设置于所述入料仓的底部出口；所述下料管有2个，且其进料口设置于所述闸板阀的底部出口，其出料口分别对应所述下料口设置；所述防风管有2个，且分别可摆动地固定于2个所述下料管的出料口，用于在与所述旋转轴相垂直的竖直平面内前后摆动，以与所述下料口连通或错位；

所述水封盖与所述下料口相配合用于打开/盖合所述下料口，且其远离所述下料口的第一端固定至所述旋转轴上，用于使所述水封盖随所述旋转轴转动而打开/盖合；所述连杆架的第一连接端可转动地固定至所述防风管上，第二连接端可转动地固定至所述水封盖上，且其第一连接端和第二连接端的转动轴均平行于所述旋转轴，用于使所述防风管随所述水封盖的打开/盖合而与所述下料口连通或错位；

所述执行器固定至所述旋转轴的一端，用于带动所述旋转轴转动；

所述plc分别与所述闸板阀和所述执行器电连接，用于输出信号指令以控制所述闸板阀和所述执行器运行。

优选地，所述水封盖包括位于第一端的盖臂和位于第二端的盖体；所述盖臂中远离所述盖体的端部设置有与所述旋转轴相配合的弧形豁口，所述盖臂通过所述弧形豁口固定设置于所述旋转轴上；所述盖体用于盖合所述下料口。

优选地，所述盖臂与所述旋转轴通过法兰固定。

优选地，所述自动加料装置还包括旋转轴固定座，所述旋转轴固定座的第一固定端固定至所述炉体水封盖的一侧，第二固定端设置有通孔；所述旋转轴通过所述通孔可转动地穿设于所述旋转轴固定座的第二固定端。

优选地，所述自动加料装置还包括延伸板，所述延伸板对应所述下料口设置于所述炉体水封盖的一侧，所述旋转轴固定座的第一固定端固定至所述延伸板上。

优选地，所述连杆架包括连架杆、第一固定杆和第二固定杆；

所述第一固定杆有2个，且分别对称固定至所述水封盖的两侧；

所述第二固定杆有2个，且分别对称固定至所述防风管的两侧；

所述连架杆的两端分别可转动地固定至所述第一固定杆和所述第二固定杆的自由端；所述连架杆有2个，且平行设置。

优选地，所述第一固定杆和所述第二固定杆均为l型固定杆。

优选地，所述执行器的回转角度为0-90°。

为实现本发明的第二个目的，本发明还提供一种利用前述自动加料装置对活性炭活化炉进行自动加料的方法。

优选地，所述方法包括以下步骤：

(1)首先对所述plc进行参数化设置；

(2)加料时，所述plc输出信号指令，控制所述执行器运行，进而依次带动所述旋转轴、所述水封盖、所述连杆架和所述防风管进行连杆运动，使所述水封盖自所述下料口翻开，同时使所述防风管的出料口与所述下料口连通；之后控制所述闸板阀打开以自所述入料仓向所述下料管进料，开始加料；

(3)待达到加料时长后，所述plc输出信号指令，控制所述闸板阀闭合以停止自所述入料仓向所述下料管进料；之后控制所述执行器运行，进而依次带动所述旋转轴、所述水封盖、所述连杆架和所述防风管进行反方向的连杆运动，使所述防风管的出料口自所述下料口移开，同时使所述水封盖盖合于所述下料口上，停止加料；

(4)待达到加料时间间隔后，再次重复步骤(2)和步骤(3)。

本发明的有益效果在于：

本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置，结构简单、使用方便，能够实现活性炭活化炉的自动加料；

本发明的利用前述自动加料装置对活性炭活化炉进行自动加料的方法，能够实现活性炭活化炉的自动加料；

本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置和方法，具有以下优势：

(1)加料过程更安全可靠，且下料管无需与炉体的下料口直接连接，有效解决了加料过程中炉内水蒸气直接进入下料管的弊端，避免活性炭料在下料管内与水蒸气黏结成块而妨碍下料，无需操作人员对每个下料口进行清理，减轻工人的劳动强度；(2)装置的运动轨迹可通过现场监控系统对其进行实时监控，能更准确的观察到加料装置的运行状态；(3)加料过程中水封盖定位固定，不会破坏炉体水封盖上的水封，密封性能好，能够避免炉体内蒸气、有毒有害气体、易燃气体随管道挥发到空气中而污染环境、危害工人的身体健康；(4)加料过程无需人工，能够降低工人的劳动强度，避免工人吸入自炉体内释放的气体，避免工人的身体健康受损，提高安全性；(5)加料时长和加料时间间隔较易控制，从而能够精确控制加料量和加料时间节点。

附图说明

图1为本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置在一种实施方式中的加料状态立体结构示意图；

图2为图1中所示自动加料装置在加料状态的右视图；

图3为图1中所示自动加料装置在不加料状态的右视图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。

如图1-3所示，本发明提供一种用于活性炭活化炉的自动加料装置，所述自动加料装置设置于炉体水封盖7的顶部；

所述自动加料装置包括入料仓1、闸板阀2、下料管4、防风管5、水封盖6、连杆架9、旋转轴10、执行器11和plc；

所述入料仓1、所述闸板阀2、所述下料管4和所述防风管5由上至下依次设置于所述炉体水封盖7的正上方；所述炉体水封盖7的顶部在沿其长度方向的两端分别设置有下料口71；所述炉体水封盖7的顶部中间设置有泄压口，所述泄压口上配设有泄压盖72；所述旋转轴10可转动地设置于所述炉体水封盖7的一侧，且与所述炉体水封盖7的长度方向平行；

所述闸板阀2设置于所述入料仓1的底部出口；所述下料管4有2个，且其进料口(即所述下料管4的进料口)设置于所述闸板阀2的底部出口，其出料口(即所述下料管4的出料口)分别对应所述下料口71设置；所述防风管5有2个，且分别可摆动地固定于2个所述下料管4的出料口，用于在与所述旋转轴10相垂直的竖直平面内前后摆动，以与所述下料口71连通或错位；

所述水封盖6与所述下料口71相配合用于打开/盖合所述下料口71，且其(即所述水封盖6)远离所述下料口71的第一端固定至所述旋转轴10上，用于使所述水封盖6随所述旋转轴10转动而打开/盖合；所述连杆架9的第一连接端可转动地固定至所述防风管5上，第二连接端可转动地固定至所述水封盖6上，且其第一连接端和第二连接端(即所述连杆架9的第一连接端和第二连接端)的转动轴均平行于所述旋转轴10，用于使所述防风管5随所述水封盖6的打开/盖合而与所述下料口71连通或错位；

所述执行器11固定至所述旋转轴10的一端，用于带动所述旋转轴10转动；

所述plc分别与所述闸板阀2和所述执行器11电连接，用于输出信号指令以控制所述闸板阀2和所述执行器11运行。

本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置中，所述旋转轴10、所述水封盖6、所述连杆架9和所述防风管5形成连杆结构，用于使所述水封盖6打开时，所述防风管5正对所述下料口71以与之连通，而所述防风管5从所述下料口71移开而与之错位时，所述水封盖6盖合在所述所述下料口71上。所述plc控制所述执行器11带动所述连杆机构运行：所述执行器11控制所述旋转轴10转动，然后带动固定至所述旋转轴10上的所述水封盖6绕其旋转以翻开，同时通过连杆联动带动所述防风管5摆动至正对所述下料口71(此时所述防风管5与所述下料口71连通)，从而使所述入料仓1、所述下料管4、所述防风管5、所述下料口71以及炉体相连通；之后控制所述闸板阀2打开，从而启动自动加料；而加料完成后，所述plc控制所述闸板阀2闭合；之后控制所述执行器11带动所述连杆机构运行：所述执行器11控制所述旋转轴10转动，然后带动固定至所述旋转轴10上的所述水封盖6绕其旋转以盖合至所述下料口71上，同时通过连杆联动带动所述防风管5摆动以自所述下料口71移开而错位，同时所述水封盖6盖合至所述下料口71上，停止加料，即完成自动加料过程。其中，所述防风管5在连杆结构的联动作用下，会前后摆动，进而实现其与所述下料口71的连通/错位；同时，所述水封盖6在连杆结构的联动作用下，会盖合所述下料口71，或者自所述下料口71上翻开。

本领域技术人员理解，所述plc为可编程控制器。

本发明中，所述plc可以对加料过程中的相关参数进行设置，比如自动加料时间(即每次的自动加料时长)、加料间隔时间(即自动加料时间间隔)、执行器的开度，控制方式等。

本领域技术人员理解，闸板阀是一种常用的截断阀，主要用来接通或截断管路中的介质。

本发明中，所述连杆架9在所述防风管5和所述水封盖6上的具体安装位置，可根据所述防风管5的旋转半径、所述水封盖6的旋转半径，以及相互配合夹角进行测算确定连杆机构的行程、位置，从而确定。所述防风管5和所述水封盖6的长度不同，所述连杆架9在所述防风管5和所述水封盖6上的具体安装位置也不同，但是只要能实现其在连杆机构的联动运动下，所述水封盖6打开时，所述防风管5正对所述下料口71(即所述防风管5与所述下料口71连通)，而所述水封盖6盖合在所述下料口71时，所述防风管5从所述下料口71移开即可。

本发明中，泄压口和泄压盖的设置，有助于在炉内气压过高时，自动泄压。

本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置，该自动加料装置结构简单、使用方便，能够实现活性炭活化炉的自动加料。

在一种实施方式中，所述旋转轴10的可转动范围为0-90°，用于带动所述水封盖6绕其转动轴(即所述水封盖6的转动轴)在竖直平面上的0-90°范围内转动，从而实现所述水封盖6水平盖合于所述下料口71上，或者打开(即自所述下料口71翻开)。

在一种实施方式中，所述执行器11的回转角度为0-90°，用于带动所述旋转轴10在0-90°范围内顺时针或者逆时针转动，进而带动由所述旋转轴10、所述水封盖6、所述连杆架9和所述防风管5形成的连杆结构发生连杆联动运动，实现所述水封盖6的自动打开/闭合，以及所述防风管5相对于所述下料口71的自动连通和错位。

在一种实施方式中，所述水封盖6包括位于第一端的盖臂61和位于第二端的盖体62；所述盖臂61中远离所述盖体62的端部设置有与所述旋转轴10相配合的弧形豁口，所述盖臂61通过所述弧形豁口固定设置于所述旋转轴10上，比如焊接固定、螺栓固定等；所述盖体62用于盖合所述下料口71。优选所述连杆架9的第二连接端可转动地固定至所述盖体62上，以便于其在所说下料口71上翻开或盖合。

在一种实施方式中，所述盖臂61与所述旋转轴10通过法兰固定，方便拆装。本领域技术人员理解，法兰上设置有螺栓孔，法兰与螺栓配合能够实现所述盖臂61与所述旋转轴10之间的固定，防止其发生相对运动，从而使所述旋转轴10带动所述水封盖6做周向运动。

在一种实施方式中，所述自动加料装置还包括旋转轴固定座73，所述旋转轴固定座73的第一固定端固定至所述炉体水封盖7的一侧，第二固定端设置有通孔；所述旋转轴10通过所述通孔可转动地穿设于所述旋转轴固定座73的第二固定端。

在一种实施方式中，所述自动加料装置还包括延伸板74，所述延伸板74对应所述下料口71设置于所述炉体水封盖7的一侧，所述旋转轴固定座73的第一固定端固定至所述延伸板74上。

本发明中，所述延伸板74与所述旋转轴10位于所述炉体水封盖7的同一侧。

在一种实施方式中，所述连杆架9包括连架杆91、第一固定杆92和第二固定杆93；

所述第一固定杆92有2个，且分别对称固定至所述水封盖6的两侧；

所述第二固定杆93有2个，且分别对称固定至所述防风管5的两侧；

所述连架杆91的两端分别可转动地固定至所述第一固定杆92和所述第二固定杆93的自由端；所述连架杆91有2个，且平行设置。

在一种实施方式中，所述第一固定杆92和所述第二固定杆93均为l型固定杆。优选所述第一固定杆92中，l型固定杆包括垂直固定的第一杆和第二杆，所述第一杆的自由端垂直固定至所述水封盖6上，所述第二杆的自由端与所述连架杆91的第二连接端在竖直平面内铰接设置；所述第二固定杆93中，l型固定杆包括垂直固定的第三杆和第四杆，所述第三杆的自由端垂直固定至所述防风管5上，所述第四杆的自由端与所述连架杆91的第一连接端在竖直平面内铰接设置。

本领域技术人员理解，本发明中，所述第二杆的自由端与所述连架杆91的第二连接端均设置有第一铰接孔，且第一铰接孔的中心轴与所述旋转轴10相互平行；所述第四杆的自由端与所述连架杆91的第一连接端均设置有第二铰接孔，且第二铰接孔的中心轴与所述旋转轴10相互平行。

在一种实施方式中，所述自动加料装置还包括装置定位架，所述装置定位架的底端固定至所述炉体水封盖7的顶部，且位于所述下料口71与所述泄压盖72之间的位置，所述装置定位架的顶端包括用于卡托所述下料管4的卡托结构，用于对所述下料管4进行定位，防止其在安装和使用过程中移位。

本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置具有以下优势，(1)加料过程更安全可靠，且下料管无需与炉体的下料口直接连接，有效解决了加料过程中炉内水蒸气直接进入下料管的弊端，避免活性炭料在下料管内与水蒸气黏结成块而妨碍下料，无需操作人员对每个下料口进行清理，减轻工人的劳动强度；(2)装置的运动轨迹可通过现场监控系统对其进行实时监控，能更准确的观察到加料装置的运行状态；(3)加料过程中水封盖定位固定，不会破坏炉体水封盖上的水封，密封性能好，能够避免炉体内蒸气、有毒有害气体、易燃气体随管道挥发到空气中而污染环境、危害工人的身体健康；(4)加料过程无需人工，能够降低工人的劳动强度，避免工人吸入自炉体内释放的气体，避免工人的身体健康受损，提高安全性；(5)加料时长和加料时间间隔较易控制，从而能够精确控制加料量和加料时间节点。

本发明还提供一种利用前述自动加料装置对活性炭活化炉进行自动加料的方法。

在一种实施方式中，如图1-3所示，所述方法包括以下步骤：

(1)首先对所述plc进行参数化设置；

(2)加料时，所述plc输出信号指令，控制所述执行器11运行，进而依次带动所述旋转轴10、所述水封盖6、所述连杆架9和所述防风管5进行连杆运动，使所述水封盖6自所述下料口71翻开，同时使所述防风管5的出料口与所述下料口71连通；之后控制所述闸板阀2打开以自所述入料仓1向所述下料管4进料，开始加料；

(3)待达到加料时长后，所述plc输出信号指令，控制所述闸板阀2闭合以停止自所述入料仓1向所述下料管4进料；之后控制所述执行器11运行，进而依次带动所述旋转轴10、所述水封盖6、所述连杆架9和所述防风管5进行反方向的连杆运动，使所述防风管5的出料口自所述下料口71移开而错位，同时使所述水封盖6盖合于所述下料口71上，停止加料；

(4)待达到加料时间间隔后，再次重复步骤(2)和步骤(3)。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中，所述参数包括自动加料时长和自动加料时间间隔。

本发明的利用前述自动加料装置进行自动加料的方法具有以下优势，(1)加料过程更安全可靠，且下料管无需与炉体的下料口直接连接，有效解决了加料过程中炉内水蒸气直接进入下料管的弊端，避免活性炭料在下料管内与水蒸气黏结成块而妨碍下料，无需操作人员对每个下料口进行清理，减轻工人的劳动强度；(2)装置的运动轨迹可通过现场监控系统对其进行实时监控，能更准确的观察到加料装置的运行状态；(3)加料过程中水封盖定位固定，不会破坏炉体水封盖上的水封，密封性能好，能够避免炉体内蒸气、有毒有害气体、易燃气体随管道挥发到空气中而污染环境、危害工人的身体健康；(4)加料过程无需人工，能够降低工人的劳动强度，避免工人吸入自炉体内释放的气体，避免工人的身体健康受损，提高安全性；(5)加料时长和加料时间间隔较易控制，从而能够精确控制加料量和加料时间节点。

如图1-3所示，本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置，其加料过程如下：

需加料时，所述plc输出信号指令，控制所述执行器11运行，进而依次带动所述旋转轴10、所述水封盖6、所述连杆架9和所述防风管5进行连杆运动，使所述水封盖6自所述下料口71翻开，同时使所述防风管5的出料口与所述下料口71连通；之后控制所述闸板阀2打开以自所述入料仓1向所述下料管4进料，开始加料；其中，连杆运动是指所述旋转轴10在所述执行器11的控制下转动，进而带动固定至所述旋转轴10上的所述水封盖6绕其旋转以翻开，同时通过连杆联动带动所述防风管5摆动至与所述下料口71连通，从而使所述入料仓1、所述下料管4、所述防风管5、所述下料口71以及炉体相连通；

待达到加料时长后，所述plc输出信号指令，控制所述闸板阀2闭合以停止自所述入料仓1向所述下料管4进料；之后控制所述执行器11运行，进而依次带动所述旋转轴10、所述水封盖6、所述连杆架9和所述防风管5进行反方向的连杆运动，使所述防风管5的出料口自所述下料口71移开，同时使所述水封盖6盖合于所述下料口71上，停止加料；其中，反方向的连杆运动是指所述旋转轴10在所述执行器11的控制下反方向转动(即回转)，进而带动固定至所述旋转轴10上的所述水封盖6绕其旋转以盖合至所述下料口71上，同时通过连杆联动带动所述防风管5摆动以自所述下料口71移开而错位；

待达到加料时间间隔后，在所述plc的自动控制下依次重复上述加料过程，从而实现活性炭活化炉的自动加料。

本发明的用于活性炭活化炉的自动加料装置及方法，能够实现活性炭活化炉的自动加料，节省人工，降低工人劳动强度，避免炉内蒸汽及有毒气体泄露及其泄露对工人身体健康造成威胁。