一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉

本发明属于回转活化炉，具体涉及一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉。

背景技术：

1、回转炉是一种重要的炭活化设备，按加热方式主要可以分为内热式活化炉和外热式活化炉两种。其中内热式活化炉是将高温烟气直接与物料接触进行加热，其优点是热效率高以及设备简单，但烟气与物料直接接触容易造成烧损，此外活化气与烟气直接接触混合，造成了活化气体浓度低、活化效果差等问题。外热式活化炉则是让高温烟气不直接与物料接触，靠加热炉壁的方式间接加热物料，物料只与活化气体接触，这种结构有利于减少烧损并提高产品的品质。

2、采用外热式回转炉对结构有较高的要求，且热效率低导致所需的热量更多，流程总体能耗也更多，因此提高外热式回转活化炉的热效率，降低活化的总能耗具有重要意义。传统的外热式活化炉生产活性炭的流程中，会产生高温活化气、高温烟气，不仅具有余热回收的价值，同时活化气中还含有大量氢气和一氧化碳等可燃性气体，可以进行收集利用，此外产品活性炭冷却过程也将释放大量的热量，同样具有余热回收的价值，但这些热量并未得到很好的利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，在采用外热式回转炉生产高品质活性炭的同时，较大程度地利用流程中活化尾气、烟气和活性炭产品的余热，并回收活化尾气用于燃烧供热，从而降低生产的总能耗，达到高效节能的目的。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，包括回转炉主体，所述回转炉主体的活化尾气出口与活化尾气回收净化系统的输入端连接，活化尾气回收净化系统的输出端与回转炉主体的烧嘴燃气进口连接，烧嘴空气进口与空气进气管连接，回转炉主体的进料口与进料机的输出端连接，进料机的输入端与炭料预热仓的出口端连接，回转炉主体的烟气出口通过管路与气-气换热器的高温烟气进口连接，气-气换热器的低温烟气出口通过管道与炭料预热仓的烟气入口连接，回转炉主体的出料口与冷却仓的入料口连接，冷却仓的出料口设置有控制阀a，冷却仓内设置有热交换管，热交换管的输出端与回转炉主体的水蒸汽进口连接，热交换管的输入端与给水箱出口连接，且在给水箱出口处设置有控制阀b。

4、所述回转炉主体分为两种，第一种包括筒体，筒体的炉头处设置有炉头罩，炉尾处设置有炉尾罩，筒体内腔布置有若干活化管，且两端分别通过耐高温钢板与炉头和炉尾连接为一个整体，筒体与炉尾罩之间的环形区域为回转炉预热段，筒体炉头处设置有环形出料区，筒体炉头处设置有烧嘴，炉尾处设置有贯通回转炉预热段以及炉尾罩的烟气出口，炉尾罩上设置有进料口及活化尾气出口，炉头罩上设置有水蒸汽进口及出料口，出料口与环形出料区贯通，活化后的炭料在重力作用下落到凹槽底，并通过下方开设的出料口落入冷却仓中。

5、所述环形出料区由耐高温钢制成的环形圆筒构成，环形圆筒通过其上的法兰与筒体炉头固定安装构成一个整体，所述环形圆筒远离法兰一端沿周向布置有若干水蒸汽进管，水蒸汽进管与活化管一一对应布置，环形圆筒位于炉头罩内侧且环形圆筒侧壁内表面开设有与炉头罩紧贴的凹槽。

6、所述活化管为耐高温无缝钢管，且在内表面设置有陶瓷防腐蚀涂层，避免水蒸汽高温氧化管壁，根据需求通常设置为6-8根。

7、所述炉头罩采用耐高温、耐腐蚀陶瓷材料制成，与筒体通过法兰连接并在连接处设有密封圈，炉头罩在环形出料区后形成相对封闭的进气室。

8、第二种包括回转炉外筒，所述回转炉外筒内部同轴设置有回转炉内筒，两端分别设置有炉罩，回转炉内筒炉头处设有水蒸汽进口和出料口，炉尾处设有进料口和活化尾气出口，回转炉外筒炉头处设有烧嘴，炉尾处设有烟气出口。

9、所述活化尾气回收净化系统包括除尘器，所述除尘器的输入端通过管路与活化尾气出口连接，除尘器输出端通过管路与气-气换热器a的高温活化尾气进口连接，气-气换热器a的低温活化尾气出口与冷却器入口端连接，气-气换热器a的高温混合燃气出口通过管路与烧嘴的烧嘴燃气进口连接，烧嘴的烧嘴空气进口通过空气进气管与引风机连接，冷却器出口端以及燃气进口通过管路与气-气换热器a的低温混合燃气进口连接，燃气进口处设置有控制阀c，冷却器底端的水蒸汽出口与给水箱连接。

10、所述活化尾气出口处设置有滤网。

11、所述炭料预热仓为长筒形的储料仓，炭料预热仓顶部设有进料口和烟气出口，底部设置有烟气入口。

12、所述热交换管横向交替排布，管外为冷却仓内的高温活性炭，管内为水和水蒸汽，热交换管出口直接与回转炉的水蒸汽进口相连，为活化反应提供水蒸汽。

13、本发明的技术效果为：

14、水蒸汽通过对炭料进行预热，使得进入到回转炉中的炭料具有较高的初始温度，降低了回转炉所需的燃料气体并减少了回转炉长度；通过回收产品活性炭的热量产生活化水蒸汽、回收高温活化尾气中的热量预热净化后的活化气体和燃料气、回收高温烟气热量预热空气和活性炭原料，最大程度地将流程余热进行利用；通过回收净化后的活化尾气中包含的可燃的氢气和一氧化碳并作为燃料气燃烧，降低了流程需要的燃料气体，减少了能源消耗；通过回收活化尾气降温冷凝出的高温液态水并用于产生活化所需的水蒸汽，不仅降低了水的消耗，还减少了将水加热到高温水蒸汽所需的热量。

技术特征：

1.一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于，包括回转炉主体，所述回转炉主体的活化尾气出口与活化尾气回收净化系统的输入端连接，活化尾气回收净化系统的输出端与回转炉主体的烧嘴燃气进口连接，烧嘴空气进口与空气进气管连接，回转炉主体的进料口与进料机的输出端连接，进料机的输入端与炭料预热仓的出口端连接，炭料预热仓顶部设置有加料口和排烟口，回转炉主体的烟气出口通过管路与气-气换热器的高温烟气进口连接，气-气换热器的低温烟气出口通过管道与炭料预热仓的烟气入口连接，回转炉主体的出料口与冷却仓的入料口连接，冷却仓的出料口设置有控制阀a，冷却仓内设置有热交换管，热交换管的输出端与回转炉主体的水蒸汽进口连接，热交换管的输入端与给水箱出口连接，且在给水箱出口处设置有控制阀b。

2.根据权利要求1所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述回转炉主体分为两种，第一种包括筒体，筒体的炉头处设置有炉头罩，炉尾处设置有炉尾罩，筒体内腔布置有若干活化管，且两端分别通过耐高温钢板与炉头和炉尾连接为一个整体，筒体与炉尾罩之间的环形区域为回转炉预热段，筒体炉头处设置有环形出料区，筒体炉头处设置有烧嘴，炉尾处设置有贯通回转炉预热段以及炉尾罩的烟气出口，炉尾罩上设置有进料口及活化尾气出口，炉头罩上设置有水蒸汽进口及出料口，出料口与环形出料区贯通，活化后的炭料在重力作用下落到凹槽底，并通过下方开设的出料口落入冷却仓中。

3.根据权利要求2所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述环形出料区由耐高温钢制成的环形圆筒构成，环形圆筒通过其上的法兰与筒体炉头固定安装构成一个整体，所述环形圆筒远离法兰一端沿周向布置有若干水蒸汽进管，水蒸汽进管与活化管一一对应布置，环形圆筒位于炉头罩内侧且环形圆筒侧壁内表面开设有与炉头罩紧贴的凹槽。

4.根据权利要求2所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述活化管为耐高温无缝钢管，且在内表面设置有陶瓷防腐蚀涂层，避免水蒸汽高温氧化管壁，根据需求通常设置为6-8根。

5.根据权利要求2所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述炉头罩采用耐高温、耐腐蚀陶瓷材料制成，与筒体通过法兰连接并在连接处设有密封圈，炉头罩在环形出料区后形成相对封闭的进气室。

6.根据权利要求2所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：第二种包括回转炉外筒，所述回转炉外筒内部同轴设置有回转炉内筒，两端分别设置有炉罩，回转炉内筒炉头处设有水蒸汽进口和出料口，炉尾处设有进料口和活化尾气出口，回转炉外筒炉头处设有烧嘴，炉尾处设有烟气出口。

7.根据权利要求1所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述活化尾气回收净化系统包括除尘器，所述除尘器的输入端通过管路与活化尾气出口连接，除尘器输出端通过管路与气-气换热器a的高温活化尾气进口连接，气-气换热器a的低温活化尾气出口与冷却器入口端连接，气-气换热器a的高温混合燃气出口通过管路与烧嘴的烧嘴燃气进口连接，烧嘴的烧嘴空气进口通过空气进气管与引风机连接，冷却器出口端以及燃气进口通过管路与气-气换热器a的低温混合燃气进口连接，燃气进口处设置有控制阀c，冷却器底端的水蒸汽出口与给水箱连接。

8.根据权利要求7所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述活化尾气出口处设置有滤网。

9.根据权利要求1所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述炭料预热仓为长筒形的储料仓，炭料预热仓顶部设有进料口和烟气出口，底部设置有烟气入口。

10.根据权利要求1所述的一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，其特征在于：所述热交换管横向交替排布，管外为冷却仓内的高温活性炭，管内为水和水蒸汽，热交换管出口直接与回转炉的水蒸汽进口相连，为活化反应提供水蒸汽。

技术总结
一种制备活性炭的高效节能外热式回转活化炉，包括回转炉主体，回转炉主体的活化尾气出口与活化尾气回收净化系统的输入端连接，活化尾气回收净化系统的输出端与回转炉主体的烧嘴燃气进口连接，回转炉主体的进料口通过进料机与炭料预热仓的出口端连接，回转炉主体的烟气出口与气‑气换热器的高温烟气进口连接，气‑气换热器的低温烟气出口与炭料预热仓的烟气入口连接，回转炉主体的出料口与冷却仓的入料口连接，冷却仓内布置的热交换管输出端与回转炉主体水蒸汽进口连接，热交换管的输入端与给水箱出口连接。本发明较大程度地利用流程中活化尾气、烟气和活性炭产品的余热，并回收活化尾气用于燃烧供热，从而降低生产的总能耗，达到高效节能的目的。

技术研发人员：谢华清,吴贞国,郭锐,家丽非,张津宁
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16