本发明是关于制造活性炭的一种设备与方法。该种设备与方法包括改良的多层耙式活化炉,串联(或并联)废热锅炉与干燥装置及操作方法,特别适用于木屑制造活性炭。 活性炭工业生产的各种活化炉中,多层耙式活化炉是最重要的一种炉型,它机械化程度高,生产规模大,产品质量好,用以制造颗粒活性炭,再生废颗粒活性炭,在工业生产上得到广泛应用。但是现有多层耙式活化炉,都是在每层活化室底上开口作为活性炭的落料口和活化介质(蒸汽、燃烧气等)的上流口,活性炭自上而下按S型路线逐层下降,活化介质自下而上也按S形路线逐层上升,活性炭和活化介质在下料口(即上流口)处,呈逆向流动,因气流速度大,细小的活性炭会随着气流飞走,故只能活化颗粒活性炭,而不便活化粉状活化炭。
美国专利No2616858就是如此,这种活化炉水蒸汽消耗量很大,相当于活性炭活化时气化部份的7倍。
为了节约水蒸汽用量,美国专利No4115317,将活化炉上部排出的废气加以补充燃烧、骤冷室冷却,产生饱和水蒸返回活化炉作为活化介质。美国专利No4347156将活化炉上部排出的废气加以补充燃烧,用于湿废活性炭干燥,干燥产生的水蒸汽返回活化炉作活化介质,这几种专利,在活化炉下部各层活化室、后燃室和废热锅炉都需要补充煤气,热能消耗比较大。为了节约热能,美国专利3153633将活化炉上部的小部份废气循环至活化炉的下部,而大部份废气放空。这种方法需要特殊的耐高温循环风机,若降低循环废气的温度,其中的焦油、炭粉就会凝聚粘结,堵塞管道和循环风机,不得不停炉检修。
本发明的目的是提供活性炭制造和再生的设备及其相应的制造方法。这种设备为改良的多层耙式活化炉,串联废热锅炉和干燥装置,或并联废热锅炉和干燥装置,它可以制造颗粒活性炭,也可以从木屑制造粉状活性炭,也可以再生废颗粒活性炭,热能基本上可以自给自足,不需要或需要很少外加燃料,能够生产得率高、质量优的活性炭。
本发明提供地活性炭活化炉和再生炉,形状像多层圆塔,外壳为钢板,炉壁用耐火砖砌筑,炉体上下分多层活化室,每层活化室设有料封式落料管和炉壁内壁内气体道,炉内设有耙式搅拌器。
同时本发明就该设备提供制造活性炭的方法。原料自活化炉炉顶加入炉内,受耙式搅拌器的翻动,自上而下呈S形路线逐层下落,从炉底卸出活性炭。活化介质从炉底进入炉内,自下而上呈S形路线逐层上升,或从炉顶进入炉内,自上而下呈S形路线逐层下降,与活性炭换热和活化反应,从炉顶或炉底排出煤气,作废热锅炉和活性炭原料或废活性炭干燥的热源。
为了便于理解本发明,参照附图叙述如下。
图1 活化炉纵剖图与设备流程图。
图2 活化炉横剖图。
图3 耙齿图。
参照附图叙述改良多层耙式活化炉及活性炭制造、再生设备流程。活化炉(2)如同多层圆塔。外壳为钢板,炉壁由耐火砖砌成,上下分多层活化室(19),每层活化室底(18)都安装有料封式落料管,第单数层活化室底若安装中央料封式落料管(10),第双数层活化室底则安装边沿料封式落料管(9)或炉壁内壁内料封式落料管。炉壁内设有壁内气体道(11),其上下2端分别为出气口(6)和进气口(13),沟通相邻上下2层活化室。在进气口(13)处,安装有煤气烧嘴(7)及煤气管(34,30)、空气管(33)、蒸汽管(31)。在煤气管端部设有调节阀(32)。边沿料封式落料管(9)或炉壁内壁内料封式落料管的位置与壁内气体道(11)的位置相距90°。每个活化室的炉壁上还设有窥视孔、人孔、测温孔、气体取样孔、炉压测量孔及疏通壁内气体道与料封式落料管的手孔。
活化炉(2)中心设有1支中轴(5),内通空气冷却,外裹绝热层,在每层活化室(19)中下部,安装有2支或4支耙臂(3),耙臂(3)上装有若干个耙齿(4),相邻上下2层耙齿(4)的方法相反,若上层耙齿(47)将活性炭推向炉边沿,下层耙齿(4)则将活性炭推向炉的中央。耙齿(4)可以搁在耙臂(3)上方,也可以挂在耙臂(3)的下方。耙齿(4)由齿(46)、柄(49)、定位销(47)和平衡端(48)构成。齿下唇自动紧贴活化室底上耙动。齿(46)分平板型(46)和犁头型(50)2种。在耙臂上装有拨料棒(8)拨出料封式落料管(9,10)内的活性炭,调节活性炭的落料速度。
活化炉上下各层活化室都由煤气管烟道(30、34)连通,每个活化室的煤气进口都安装煤气烧嘴(7)、蒸汽管(31)和空气管(33)。煤气烟道(30)由煤气管(42)与煤气源(煤气站)连通。煤气烟道(30)的另1端串联废气锅炉(39)和木屑(或废炭)干燥装置(29),或并联废气锅炉(39)和木屑(或废炭)干燥装置(29)。废热锅炉(39)具有耐粉尘性能并附有燃烧室。干燥装置(29)种类:若用木屑等细小的原料,为气流干燥装置和流化床干燥装置,若用颗粒炭等较粗的原料,则为内热回转园筒干燥装置。
本发明的工艺过程,以木屑制造活性炭为例:精选湿木屑(35)贮于料斗(36)内,由螺旋加料器(37)送入气流式干燥管(29),木屑被干燥、提升到旋风分离器(22),分离出干木屑落入木屑高位贮仓(21),废气由第2级引风机(23)抽引,经烟囱(24)排空。开炉时,尚未进行木屑干燥的废气经阀门(26)和烟囱(25)放空。在气流干燥管(29)中沉降下来的砂石、金属体等机械杂质从出砂石(41)排出。高位贮仓(21)内的干燥木屑,受下料器(20)的作用,连续落入螺旋加料器(27)内,经进料口(28)进入活化炉顶层活化室(19),受耙式搅拌器(3、4、5)的推移翻动,依次经过中央料封式落料管(10)和边沿料封闭式落料管(9),逐层下降,加以补充干燥、炭化和活化,从出炭口(1)卸出活性炭。活化介质水蒸汽由废热锅炉(39)产生,经蒸汽管(31)、空气由风机送经空气管(33),一道入喷射式烧嘴(7),将煤气管(34)内的煤气吸入活化室(19)的上部燃烧。燃烧气和活化介质,经壁内气体道(11)逐层上升,使活性炭活化,木屑炭化和干燥,从炉顶排出煤气、小部份煤气,由蒸汽空气喷射式烧嘴(7)吸引,返回活化炉中下部活化室,大部份煤气入废热锅炉(39)与木屑干燥装置(29),在废热锅炉内与风管(38)进的风混合燃烧。
第一种活化方法。木屑经筛选、气流干燥、旋风分离,提升至高位贮仓(21)内,受下料器(20)的作用,喂给螺旋加料器(27),送入活化炉最上层活化室(19),木屑受耙式搅拌器(3、4、5)的推动,从活化室中心推向边沿,经边沿料封式落料管(9)落至下层活化室,再由耙式搅拌器(3、4、5)的推动,从活化室的边沿推向中心,经中央料封式落料管(10)落至下层活化室,依此,按S形路线自上而下,进行补充干燥、炭化和活化,从炉底卸出活性炭。
燃烧气与活化介质水蒸汽从最下1层活化室(19)开始,自下而上按S形路线依次通过活化室和壁内气体道(11),使活性炭活化,木屑炭化和补充干燥,从炉顶排出煤气。煤气分3路:第1路由蒸汽、空气喷射式烧嘴(7)吸引,进入活化炉中、下部的几个活化室,用于过热水蒸汽和维持活化室温度;第2路由引风机(40)的吸引进入废热锅炉(39)作热源,废热锅炉(39)产生的蒸汽作为活化介质返回活化炉;第3路由引风机(23)的吸引进入木屑干燥装置(29)作为干燥介质和提升介质。
从活化炉顶部排出的煤气也可以分2路:第1路由蒸汽、空气喷射式烧嘴(7)的吸引进入活化炉中下部的几个活化室;第2路由第1级引风机(40)吸入废热锅炉(39),而后由第2级引风机(23)吸引入木屑干燥装置(29)和旋风分离器(22)后放空。当最下1层活化室的温度不够高时,可以补充煤气站煤气。
第2种活化方法,木屑的筛选、干燥及在活化炉内补充干燥、炭化和活化的程序与第1种方法相同。
燃烧气与活化介质水蒸汽从活化炉最上层活化室(19)开始,按S形路线向下通过活化室和壁内气体道(11),从最下1层活化室排出煤气,分3路:第1路由空气、蒸汽喷射式烧嘴(7)的吸引入活化炉中、上部的几层活化室,用于木屑干燥、炭化和维持温度,第2路煤气,与第1种方法相同,分别进入废热锅炉(39)和木屑干燥装置(29)。煤气也可以分成2路:第1路与上述一样返回活化炉中、上部几层活化室,第2路与上述方法一样先经过废热锅炉(39),后经过木屑干燥装置(29)。这种方法、在开车时,启用最下层活化室的煤气烧嘴(7),燃烧煤气站煤气,与第1种方法一样,自下向上烧,待整个活化炉各层活化室的温度都达到要求时,再改变成自上向下烧。当活化炉的温度不够高时,向中上部各层活化室的烧嘴补充煤气站煤气。
本发明的设备与方法适用范围:
1.木屑、果核壳、木片、碎煤等原料连续进行炭化、活化制造活性炭。
2.破碎木炭、定形或不定形炭化炭(半成品)活化制造活性炭。
3.果核壳颗粒炭、煤质颗粒炭、粉状炭等吸附后的废活性炭再生。