一种流态化生产活性炭的方法
一种流态化生产活性炭的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及活性炭的生产工艺，特别涉及一种采用流态化生产活性炭的方法。
【背景技术】
[0002]活性炭是一种用途十分广泛的吸附剂、催化剂和催化剂载体。在食品、制糖、医药、化工、环保、囯防、农业、燃料气存儲、气体分离、催化反应等诸多领域具有广泛的用途。
[0003]中国的活性炭工业自上世纪五十年代开始，至今已走过六十多年的发展历程。在这一过程中，所采用的主要工艺和设备均来自前苏联，即迴转炉炭化，斯列普炉活化。目前该工艺和设备占到国内总产能的90%以上，其中虽然进行过一些改进，但依然没有实质性变化。进入2000年后，在市场需求扩大和节能环保的大背景之下，我国引进了多段炉生产工艺和设备。
[0004]迴转炉炭化、斯列普炉活化工艺:加工成一定粒度的煤粒或压制成型的条料，经斗提机或皮带机加入炭化炉，炉头由发生炉煤气加热，热烟气以逆流方式与物料接触，随温度的逐步升高，顺序完成预热升温、干燥脱水、裂解炭化等过程。产生的炭化料由炉尾部排出，经冷却后仓储备用。炭化尾气经废热锅炉焚烧后排空。炭化料经提升设备由斯列普活化炉顶部加入，经长达50小时左右高温水蒸汽的活化，由炉底部排出，即成品活性炭。
[0005]斯列普活化炉工艺始于上世纪三十年代的欧洲，五十年代初引入国内，八十年代后在国内大面积推广使用。该工艺设备不仅外型庞大建设费用高，耗能高、产出低，而且没有相应尾气处理设施，特别的是单元设备产量低。目前最大规模的设备也仅达到年产1500吨，这也是造成产业分散、集中度低的重要因素。
[0006]迴转炉炭化、多段炉活化工艺:炭化采用迴转炉完成，炭化料由多段炉炉体上部加入，在炉臂带动下，逐层向下移动，在移动过程中与高温水蒸气接触，完成活化。
[0007]多段炉工艺虽然在能耗和环保方面有了改进，但依然存在投资过大，维护费用过高，生产成本居高不下等缺点。
[0008]现有技术的炭化料从炭化炉排出后需经降温、装存、运输的周转环节，再进入活化炉，生产成本很高。
[0009]斯列普炉和多段炉在活化工艺过程中由于高温水蒸气和炭化料不能充分接触，成品活性炭和高温水蒸气的比例分别为1:6?8和1:4?6，能源浪费严重。
[0010]现有技术成品活性炭的产出比一般在3.75吨:1吨(其中燃料煤1.25t，原料煤
2.5t)，生产成本高。
[0011]目前，我国的活性炭行业仍处于能耗高、污染严重、单元设备产量低、无法实现自动控制、制造成本高的状况，极大限制了行业的发展。这与我国活性炭制造和消费大国的地位极不相称。宄其原因，一个重要因素就是生产的工艺和设备没有实现更新，依然停留在上世纪四十年代的水平。
【发明内容】
[0012]本发明旨在克服现有技术的缺点，提供一种流态化生产活性炭的方法，解决目前活性炭生产工艺能耗高、污染严重、单元设备产量低、投资大和生产成本高的技术问题。
[0013]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0014]一种流态化生产活性炭的方法，其工艺步骤为:
[0015](一 )对多槽炭化炉和过热蒸汽活化炉烘炉；
[0016]( 二)煤粒进入多槽炭化炉干燥、炭化；
[0017](三)炭化料由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉活化；
[0018](四)成品活性炭从过热蒸汽活化炉的排料通道进入重力冷却机，进行冷却；
[0019](五)过热蒸汽活化炉产生的高温烟气夹带小颗粒活性炭进入气固分离器，小颗粒活性炭进入冷却换热水箱，进行冷却。
[0020]进一步，所述步骤(一)对多槽炭化炉和过热蒸汽活化炉烘炉的步骤为:
[0021]①开启与分段空气煤气水换热器连接的I号高压鼓风机，开启设置在I?V号多槽等压风箱与分段空气煤气水换热器之间的I?V号烟气调节阀门，开启设置在烟气蒸汽混合室与活化炉等压风箱之间的I号电动调节阀门，关闭设置在过热蒸汽发生器与常压气水换热器连接水管上的III号电动调节阀门；
[0022]②煤粉进入灰融聚燃烧器，点火燃烧:一部分高温煤气由高温煤气分配器经I?V号高温煤气输出通道分别进入分段空气煤气换热器的I?V号高温煤气换热通道，再经I?V号煤气调节阀门进入对应设置的I?V号多槽等压风箱，通过多槽布风板上的炭化窄缝风帽的通气孔，再分别进入多槽炭化炉的I?V号槽式炉膛，进行烘炉；另一部分高温煤气经高温煤气分配器、过热蒸汽发生器、烟气蒸汽混合室、I号电动调节阀门进入活化炉等压风箱，通过活化炉布风板上活化窄缝风帽的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉的炉膛和气固分离器，进行烘炉。
[0023]进一步，所述步骤(二)煤粒进入多槽炭化炉干燥、炭化的步骤为:
[0024]①启动螺旋给煤机，煤粒从入煤口进入多槽炭化炉的煤干燥室下方I号槽式炉膛的布风板上，待煤粒填到设定厚度后，调控I号煤气调节阀门，使高温煤气由高温煤气分配器经分段空气煤气水换热器的I号高温煤气换热通道进入I号多槽等压风箱，通过多槽布风板上的炭化窄缝风帽的通气孔，再进入多槽炭化炉的I号多槽炉膛内，进行流态化干燥；
[0025]②随着煤粒的不断加入，I号多槽炉膛的煤粒在流态化过程中从煤干燥室底部通道向II号多槽炉膛移动，在II号多槽炉膛布风板上填到设定厚度后，调控II号煤气调节阀门，使煤粒在II号多槽炉膛的布风板上流态化，随着煤粒继续不断加入，II号多槽炉膛的煤粒在流态化过程中向III号多槽炉膛移动，以此类推，煤粒分别在III?V号多槽炉膛内进行流态化炭化。
[0026]进一步，所述步骤(三)炭化料由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉活化的步骤为:
[0027]①炭化料经高温小颗粒阀由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉，炭化料在活化炉布风板上填到设定厚度时，调整I号电动调节阀门，使高温煤气经高温煤气分配器、过热蒸汽发生器、烟气蒸汽混合室、I号电动调节阀门进入活化炉等压风箱，通过活化炉布风板上活化窄缝风帽的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉的炉膛，使炉膛温度逐步升温至850°c?900 °C，炭化料进行流态化运动；
[0028]②开启设置在过热蒸汽发生器与常压气水换热器连接水管上的III号电动调节阀门，来自常压气水換热器的热水进入过热蒸汽发生器喷成雾状，在烟气蒸汽混合室内和经高温煤气分配器进来的高温煤气混合形成过热蒸汽烟气，通过I号电动调节阀门，过热蒸汽烟气由活化炉等压风箱穿过活化炉布风板上的活化窄缝风帽通气孔，均匀地进入过热蒸汽活化炉，与流态化炭化料充分接触，完成活化；
[0029]③从过热蒸汽活化炉底部的产品抽样管中定时取样，抽查炭化料活化程度，随时对过热蒸汽的温度和流量进行调整，直至大颗料成品活性炭全部指标合格后，炭化料的进料量和大颗粒成品活性炭的出料量保持相对平衡，在设定的活化时间内，成品炭化料不断进入，大颗粒成品活性炭不断排出。
[0030]进一步，所述多槽炭化炉在煤干燥和炭化过程中产生的煤干燥炉膛尾气，经烟气冷凝器冷却后，和经焦油处理系统处理后的炭化炉高温烟气，并管混合成炭化炉烟气，再与分段空气煤气水换热器中换热后的高压热空气在II号引射泵中合成热空气+炭化炉烟气的混合气，进入灰融聚燃烧器燃烧，形成燃烧器高温煤气，在干燥、炭化、活化工艺过程中循环利用。
[0031]进一步，所述过热蒸汽活化炉产生的活化炉高温烟气，经气固分离器分离后从分离器顶部排出，大部分高温烟气与II号高压风机发出的高压常温空气在I号引射泵内混合形成常温空气+活化烟气的混合气，进入烟气混合室与过热蒸汽烟气混合后，经I号电动调节阀门进入活化炉等压风箱，循环利用；少部分活化炉高温烟气在常压气水换热器中燃烧，将冷水加热形成热水，热水进入过热蒸汽发生器，循环利用；燃烧后的常压气水换热器尾气经脱硫除尘器后，大部分除尘脱硫尾气与炭化炉高温烟气在III号引射泵汇合进入I号高温煤气换热通道，循环利用；少部分除尘脱硫尾气经引风机、烟囱排入大气。
[0032]进一步，所述干燥、炭化步骤中:所述I?V号槽式炉膛的流 态化温度为:I号槽式炉膛干燥温度<150°c，II?V号槽式炉膛炭化温度分别为250°C、375°C、500°C、550°C?650。。。
[0033]进一步，所述活化时间控制在1.5?3小时。
[0034]进一步，所述活化步骤中:过热蒸汽活化炉产生的活化炉高温烟气夹带小颗粒活性炭进入气固分离器，在试运行过程中，开启II号电动调节阀门，活化炉高温烟气夹带的小颗粒活性炭返回活化炉内继续参加活化，直至经气固分离后的小颗粒活性炭质量指标合格后，关闭II号电动调节阀门。
[0035]本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果:
[0036]1、能耗小、污染物排放少:
[0037]由于煤干燥室、炭化炉和活化炉在干燥、炭化和活化过程中排出的烟气，均进行了循环利用，不仅消耗能量少，而且大幅度减少了污染物的排放；由于煤粉经燃烧器燃烧后的烟气循环利用，不仅煤粉的投入量大幅减少，而且减少污染物排放量在60%以上；由于煤粒在干燥、炭化和活化过程中全部在流态化运动状态下进行，高温烟气、过热蒸汽与流态化的煤粒和炭化料之间能进行充分的接触，加速炭活化进程，炭、活化时间缩短，减少了能耗，单位产量的排放大大降低；由于炭化炉和活化炉在完全密闭状态下进行，炉膛内呈微正压贫氧燃烧，很大程度减少了烧损。
[0038]2、生产成本低:
[0039]由于煤粒经干燥炭化合格后直接进入活化炉，取消了现有技术中炭化料从炭化炉排出后需经降温、装存、运输再进入活化炉的周转环节，降低了生产成本；由于煤干燥炉尾气、炭化炉烟气和活化炉烟气均进行循环利用，在工艺过程中煤粉的投入量大幅减少，降低了生产成本；由于炭、活化时间从原来的50小时缩短至5小时内完成，降低了生产成本；由于成品活性炭的产出比从3.75t:lt扩大至2.5?3t: lt，扩大了产出比，降低了生产成本；由于生产全过程自动化调控，减少人工管理，降低了生产成本；由于全系统无大型转动设备，同类型标准化采购，炭化活化炉等设备生产过程中故障和损坏率小，减少维修工作量，降低了生产成本。
[0040]3、建设投资少:
[0041]由于取消了炭化炉至活化炉中途降温、装存和运输环节和相关设备，大幅减少了建设投资；由于主要设备结构简单，没有转动部件，制造成本低，减少了建设投资；由于工艺流程中设备紧凑，占地面积小建设投资少。
[0042]4、实现全自动控制:
[0043]由于煤粒在整个流态化干燥、炭化、活化工艺过程中，高温烟气、过热蒸汽的温度、压力、流量和相互的配合，以及煤粒进入煤干燥室、多槽炭化炉、过热蒸汽活化炉的给料量、料层厚度、温度、停留时间，均对最终活性炭的质量指标产生影响，这些工艺参数靠人工操作根本做不到有效的调控。所以本发明在执行过程中对冷水、常温空气、煤粒、煤粉和经反应变化产生的热水、高压空气、高温烟气、混合气、尾气、炭化料和活化料的温度、压力、流量、料层、停留时间均进行全方位监测，并根据监测数据对涉及到的设备和阀门进行自动化调控，使生产过程符合工艺规程的要求，生产出合格的活性炭产品。
[0044]本发明和现有活性炭生产工艺相比适应性广，可适应于各煤种、各种颗粒和各种性能规格活性炭生产，可进行废弃活性炭的再生利用，适用于各类果壳、废弃木材等生物类原料制作活性炭的需求。适用于污泥、城市垃圾和工业垃圾热解无害化处理。本发明具有能耗小、污染少、单元设备产量高、制造成本低和实现全自动控制的优点。
【附图说明】
[0045]图1为本发明所采用的设备结构示意图；
[0046]图2为本发明的自动监控系统结构框图。
【具体实施方式】
[0047]体现本发明特征与优点的典型实施例，将结合附图在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0048]如图1所示，一种流态化生产活性炭的方法，其工艺步骤为:
[0049](一)点火、烘炉:
[0050]①开启与分段空气煤气水换热器7连接的I号高压鼓风机6，开启设置在I?V号多槽等压风箱cl?c5与分段空气煤气水换热器7之间的I?V号烟气调节阀门bl?b5，开启设置在烟气蒸汽混合室5与活化炉等压风箱8.2之间的I号电动调节阀门15，关闭设置在过热蒸汽发生器4与常压气水换热气11连接水管上的III号电动调节阀门27 ;
[0051]②煤粉S进入灰融聚燃烧器2，点火燃烧:一部分高温煤气由高温煤气分配器3经I?V号高温煤气输出通道Al?A5分别进入分段空气煤气水换热器7的I?V号高温煤气换热通道al?a5，再经I?V号煤气调节阀门bl?b5进入对应设置的I?V号多槽等压风箱Cl?c5，通过多槽布风板1.2上的炭化窄缝风帽1.2.1的通气孔，再分别进入多槽炭化炉I的I?V号槽式炉膛dl?d5，进行烘炉；另一部分高温煤气经高温煤气分配器
3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5、I号电动调节阀门15进入活化炉等压风箱8.2，通过活化炉布风板8.1上活化窄缝风帽8.1.1的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉8的炉膛和气固分离器9，进行烘炉；
[0052](二)干燥、炭化:
[0053]①启动螺旋给煤机21，煤粒O从入煤口进入多槽炭化炉I的煤干燥室1.1下方I号槽式炉膛dl的布风板上，待煤粒O填到设定厚度后，调控I号煤气调节阀门bl，使高温煤气由高温煤气分配器3经分段空气煤气水换热器7的I号高温煤气换热通道al进入I号多槽等压风箱Cl，通过多槽布风板1.2上的炭化窄缝风帽1.2.1的通气孔，再进入多槽炭化炉I的I号多槽炉膛dl内，进行流态化干燥；
[0054]②随着煤粒O的不断加入，I号多槽炉膛dl的煤粒O在流态化过程中从煤干燥室1.1底部通道向II号多槽炉膛d2移动，在II号多槽炉膛d2布风板上填到设定厚度后，调控II号煤气调节阀门b2，使煤粒O在II号多槽炉膛d2的布风板上流态化，随着煤粒O继续不断加入，II号多槽炉膛d2的煤粒O在流态化过程中向III号多槽炉膛d3移动，以此类推，煤粒O分别在III?V号多槽炉膛d3?d5内进行流态化炭化；
[0055](三)活化:
[0056]①炭化料Q经高温小颗粒阀25由多槽炭化炉I进入过热蒸汽活化炉8，炭化料在活化炉布风板8.1上填到设定厚度时，调整I号电动调节阀门15，使高温煤气H经高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5、I号电动调节阀门15进入活化炉等压风箱8.2，通过活化炉布风板8.1上活化窄缝风帽8.1.1的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉8的炉膛，使炉膛温度逐步升温至850°C?900°C，炭化料Q进行流态化运动；
[0057]②开启设置在过热蒸汽发生器4与常压气水换热器11连接水管上的III号电动调节阀门27，来自常压气水換热器11的热水B进入过热蒸汽发生器4喷成雾状，在烟气蒸汽混合室5内和经高温煤气分配器3进来的燃烧器高温煤气H混合形成过热蒸汽烟气I，通过I号电动调节阀门15，过热蒸汽烟气I由活化炉等压风箱8.2穿过活化炉布风板8.1上的活化窄缝风帽8.1.1通气孔，均匀进入过热蒸汽活化炉8，与流态化炭化料Q充分接触，完成活化；
[0058]③从过热蒸汽活化炉8底部的产品抽样管中定时取样，抽查炭化料活化程度，随时对过热蒸汽的温度和流量进行调整，直至大颗料成品活性炭K全部指标合格后，炭化料Q的进料量和大颗粒成品活性炭K的出料量保持相对平衡，在设定的活化时间内，炭化料Q不断进入，大颗粒成品活性炭K不断排出；
[0059]④最终大颗粒成品活性炭K从过热蒸汽活化炉8的排料通道进入重力冷却机19，进行冷却；
[0060]⑤过热蒸汽活化炉8产生的高温烟气F夹带小颗粒活性炭进入气固分离器9，经气固分离后，小颗粒活性炭L从气固分离器9出料通道排出，进入冷却换热水箱10，进行冷却。
[0061]所述干燥、炭化步骤中:多槽炭化炉I在煤干燥和炭化过程中产生的煤干燥炉膛尾气M，经烟气 冷凝器22冷却后，和经焦油处理系统24处理后的炭化炉高温烟气E，并管混合成炭化炉烟气，再与分段空气换热器7中换热后的高压热空气D在II号引射泵20中合成热空气+炭化炉烟气的混合气G，进入灰融聚燃烧器2燃烧，形成燃烧器高温煤气H，在干燥、炭化、活化工艺过程中循环利用。
[0062]所述活化步骤中:
[0063]①炭化料Q在过热蒸汽活化炉8中产生的活化炉高温烟气F，经气固分离器9分离后从分离器顶部排出，大部分高温烟气F与II号高压风机16发出的高压常温空气C在I号引射泵17内混合形成常温空气+活化烟气的混合气J，进入烟气混合室5与过热蒸汽烟气I混合后，经I号电动调节阀门15进入活化炉等压风箱8.2，循环利用；
[0064]②少部分活化炉高温烟气F在常压气水换热器11中燃烧，将冷水A加热形成热水B，热水B进入过热蒸汽发生器4，循环利用；
[0065]③燃烧后的常压气水换热器尾气P经脱硫除尘器13后，大部分除尘脱硫尾气R与炭化炉高温烟气E在III号引射泵29汇合进入I号高温煤气换热通道al，循环利用；少部分除尘脱硫尾气R经引风机12、烟囱14排入大气。
[0066]所述干燥、炭化步骤中:I号槽式炉膛dl干燥温度〈150 °C，II?V号槽式炉膛d2 ?d5 炭化温度分别为 250°C、375°C、500°C、550°C ?650 °C。
[0067]所述活化步骤中:所述活化时间控制在1.5?3小时。
[0068]所述活化步骤中:过热蒸汽活化炉8产生的高温烟气F夹带小颗粒活性炭进入气固分离器9，在试运行过程中，开启II号电动调节阀门26，高温烟气F夹带小颗粒活性炭返回活化炉内继续参加活化，直至经气固分离后的小颗粒活性炭经检验质量指标合格后，关闭II号电动调节阀门26。
[0069]如图1所示，本发明所采用的装置，包括:多槽炭化炉1、灰融聚燃烧器2、高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5、分段空气煤气水换热器7、过热蒸汽活化炉8、气固分离器9，所述多槽炭化炉I内设有I?V号槽式炉膛dl?d5，相邻炉膛之间用半截隔壁1.3分隔，I?V号槽式炉膛下部设置多槽布风板1.2，多槽布风板上设有若干炭化窄缝风帽1.2.1，多槽布风板下方与I?V号槽式炉膛对应设置I?V号多槽等压风箱Cl?c5，在I号槽式炉膛dl的上部设有与烟气冷凝H 22连通的煤干燥室1.1，煤干燥室1.1与螺旋给煤机21相接。
[0070]所述分段空气煤气水换热器7 —端与I号高压鼓风机6连接，其内配有I?V号高温煤气换热通道al?a5，I?V号高温煤气换热通道与I?V号多槽等压风箱Cl?c5对应连通，在I?V号高温煤气换热通道al?a5上对应设置I?V号煤气调节阀门bl?b5。
[0071]高温煤气分配器3通过I?V号高温煤气输出通道Al?A5与分段空气煤气水换热器7连通，分段空气煤气水换热器7另一端经高温热空气管与II号引射泵20和灰融聚燃烧器2连通，灰融聚燃烧器2与高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5顺序连接，烟气蒸汽混合室5通过I号电动调节阀门15与过热蒸汽活化炉8的活化炉等压风箱8.2连通。
[0072]所述活化炉等压风箱8.2上面设置活化炉布风板8.1，活化炉布风板上设有若干活化窄缝风帽8.1.1，过热蒸汽活化炉8经高温小颗粒阀25与多槽炭化炉I连通，过热蒸汽活化炉8底部与重力冷却机19相接；过热蒸汽活化炉8顶部通过烟道与气固分离器9连通，气固分离器9底部与冷却換热水箱10相接；气固分离器9顶部通过烟道与常压气水換热器11和I号引射泵17连通，I号引射泵17与烟气混合室5连通，I号引射泵17与I号高压鼓风机16连接。
[0073]所述常压气水換热器11下部的冷水管A通过软水处理系统30、水泵18与冷却換热水箱10和重力冷却机19的冷水管A相通，常压气水換热器11上部的热水管B通过III号电动调节阀门27与过热蒸汽发生器4连通；常压气水換热器11底部的尾气管与脱硫除尘器13连接，脱硫除尘器13通过烟道与III号引射泵29连接，III号引射泵29与I号高温煤气换热通道al连接，同时，脱硫除尘器13经引风机12与烟囱14连接。
[0074]所述多槽炭化炉I的顶部通过烟道与焦油处理系统24连接，焦油处理系统24通过烟道与II号引射泵20和III号引射泵29连通，多槽炭化炉I的煤干燥室1.1通过烟道与烟气冷凝I! 22连通，冷凝H 22底部通过烟道与II号引射泵20和III号引射泵29连通。
[0075]所述高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5位于同一个筒体内，所述是过热蒸汽发生器4在筒体中部沿筒壁均匀设置的若干喷嘴，所述高温煤气分配器3与灰融聚燃烧器2直接连通。
[0076]所述气固分离器9底部通过II号电动调节阀门26与过热蒸汽活化炉8连接。
[0077]所述冷凝器22底部的带灰冷凝水N与沉淀池23相接，沉淀后的清水将被综合利用，由于沉淀物内含未燃烧煤粉，挖出脱水后渗入煤粉作燃料使用。
[0078]所述灰融聚燃烧器2下方设有液态渣T的渣池28。
[0079]如图2所示，本发明的自动监控系统包括:
[0080]1、现场仪表采集现场所有信号:温度、压力、流量、阀门开度，通过PLC模块，送至CPU处理；
[0081]2、配电柜内设备信号通过电缆传输至PLC，显示设备当时运行状态；
[0082]3、PLC根据所采集的信号和生产工艺要求参数，通过预设程序进行运算，分别输出指令，控制相关设备:一部分信号通过继电器吸合送至配电柜控制系统，操作接触器或变频器的启停状态，现场电机给定接受变频器频率；另一部分信号通过模拟量输出直接控制现场阀门开度，以达到工艺指标；
[0083]4、现场阀门及附属设备均可就地通过按钮、旋钮操作，作为备用控制方式，以防影响生产；
[0084]5、工控机通过专业软件，利用通讯与PLC进行实时数据更新，在工控机上可直观生产实时数据及设备自动运行情况，也可在电脑上手动操作设备；工控机可以记录历史数据，可以设定好表格，通过打印机打印出来，对以往生产参数进行比较分析，进一步完善生广指标。
[0085]本发明以PLC控制为核心，现场仪表为辅助的集中控制方式，主要包括:压力自动调节、温度自动调节、流量自动调节3个调节系统以及设备的启停控制、自动升压、电机转速自动给定、自动补水、自动加煤填料等控制功能，并具有报警联锁和停机自动降压等功會K。
[0086]待炭化及活化都稳定生产后，进入全局自动控制环节:
[0087]根据高温煤气分配器3中压力显示数据，自动调整I号高压鼓风机6频率，确保高温煤气分配器3中压力达到9kPa ;
[0088]根据I?V号槽式炉膛dl?d5内温度值，自动调整I?V号煤气调节阀门bl?b5，使相对应的炉膛达到自身所需温度；
[0089]根据活化炉回路煤气流量，自动调整II号高压鼓风机16频率，确保空气量不要过剩；
[0090]根据活化炉回路煤气压力，自动调整烟气管道阀门，确保煤气给定量；
[0091]根据活化炉炉膛温度，自动调整I号电动调节阀门15开度，确保活化炉炉膛温度达到自身所需温度；
[0092]根据工艺设定自来水流速，根据实际流速，自动调整水泵18转速，确保水量正常；
[0093]根据烟囱14吸力，自动调整引风机12转速，确保煤气的充分回收利用；
[0094]根据活化料产生的量，自动调整重力冷却机19转速，确保物料充分冷却；
[0095]根据观察灰融聚燃烧器2中火焰燃烧情况，当出现灭火的时候，紧急关闭烟气管道阀门，I?V号煤气调节阀门bl?b5及I号高压鼓风机6、II号高压鼓风机16。
[0096]本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种流态化生产活性炭的方法，其工艺步骤为: (一)对多槽炭化炉(I)和过热蒸汽活化炉(8)烘炉； (二)煤粒(O)进入多槽炭化炉(I)干燥、炭化； (三)炭化料(Q)由多槽炭化炉(I)进入过热蒸汽活化炉(8)活化； (四)成品活性炭(K)从过热蒸汽活化炉(8)的排料通道进入重力冷却机(19)冷却； (五)过热蒸汽活化炉(8)产生的高温烟气(F)夹带小颗粒活性炭进入气固分离器(9)，小颗粒活性炭(L)进入冷却换热水箱(10)冷却。2.按照权利要求1所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(一)对多槽炭化炉(I)和过热蒸汽活化炉(8)烘炉: ①开启与分段空气煤气水换热器(X)连接的I号高压鼓风机(6)，开启设置在I?V号多槽等压风箱(Cl?c5)与分段空气煤气水换热器(7)之间的I?V号烟气调节阀门(bl?b5)，开启设置在烟气蒸汽混合室(5)与活化炉等压风箱(8.2)之间的I号电动调节阀门(15)，关闭设置在过热蒸汽发生器(4)与常压气水换热气(11)连接水管上的III号电动调节阀门(27); ②煤粉(S)进入灰融聚燃烧器(2)，点火燃烧:一部分高温煤气(H)由高温煤气分配器(3)经I?V号高温煤气输出通道(Al?A5)分别进入分段空气煤气水换热器(7)的I?V号高温煤气换热通道(al?a5)，再经I?V号煤气调节阀门(bl?b5)进入对应设置的I?V号多槽等压风箱(Cl?C5)，通过多槽布风板(1.2)上的炭化窄缝风帽(1.2.1)的通气孔，再分别进入多槽炭化炉(I)的I?V号槽式炉膛(dl?d5)进行烘炉；另一部分高温煤气(H)经高温煤气分配器(3)、过热蒸汽发生器(4)、烟气蒸汽混合室(5)、I号电动调节阀门(15)进入活化炉等压风箱(8.2)，通过活化炉布风板(8.1)上活化窄缝风帽(8.1.1)的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉(8)的炉膛和气固分离器(9)进行烘炉。3.按照权利要求1所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(二)煤粒(O)进入多槽炭化炉(I)干燥、炭化: ①启动螺旋给煤机(21)，煤粒(O)从入煤口进入多槽炭化炉(I)的煤干燥室(1.1)下方I号槽式炉膛(dl)的布风板上，待煤粒(O)填到设定厚度后，调控I号煤气调节阀门(bl)，使高温煤气(H)由高温煤气分配器(3)经分段空气煤气水换热器(7)的I号高温煤气换热通道(al)进入I号多槽等压风箱(Cl)，通过多槽布风板(1.2)上的炭化窄缝风帽(1.2.1)的通气孔，再进入多槽炭化炉(I)的I号多槽炉膛(dl)内，进行流态化干燥； ②随着煤粒(O)的不断加入，I号多槽炉膛(dl)的煤粒(O)在流态化过程中从煤干燥室(1.1)底部通道向II号多槽炉膛(d2)移动，在II号多槽炉膛(d2)布风板上填到设定厚度后，调控II号煤气调节阀门(b2)，使煤粒(O)在II号多槽炉膛(d2)的布风板上流态化，随着煤粒(O)继续不断加入，II号多槽炉膛(d2)的煤粒(O)在流态化过程中向III号多槽炉膛(d3)移动，以此类推，煤粒(O)分别在III?V号多槽炉膛(d3?d5)内进行流态化炭化。4.按照权利要求1所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(三)炭化料(Q)由多槽炭化炉(I)进入过热蒸汽活化炉(8)活化: ①炭化料(Q)经高温小颗粒阀(25)由多槽炭化炉(I)进入过热蒸汽活化炉(8)，炭化料在活化炉布风板(8.1)上填到设定厚度时，调整I号电动调节阀门(15)，使高温煤气(H)经高温煤气分配器(3)、过热蒸汽发生器(4)、烟气蒸汽混合室(5)、I号电动调节阀门(15)进入活化炉等压风箱(8.2)，通过活化炉布风板(8.1)上活化窄缝风帽(8.1.1)的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉(8)的炉膛，使炉膛温度逐步升温至850°C?900°C，炭化料(Q)进行流态化运动； ②开启设置在过热蒸汽发生器(4)与常压气水换热器(11)连接水管上的III号电动调节阀门(27)，来自常压气水換热器(11)的热水(B)进入过热蒸汽发生器(4)喷成雾状，在烟气蒸汽混合室(5)内和经高温煤气分配器(3)进来的高温煤气(H)混合形成过热蒸汽烟气(I)，通过I号电动调节阀门(15)，过热蒸汽烟气(I)由活化炉等压风箱(8.2)穿过活化炉布风板(8.1)上的活化窄缝风帽(8.1.1)通气孔，均匀地进入过热蒸汽活化炉(8)，与流态化炭化料(Q)充分接触，完成活化； ③从过热蒸汽活化炉(8)底部的产品抽样管中定时取样，抽查炭化料活化程度，随时对过热蒸汽的温度和流量进行调整，直至大颗料成品活性炭(K)全部指标合格后，炭化料(Q)的进料量和大颗粒成品活性炭(K)的出料量保持相对平衡，在设定的活化时间内，炭化料(Q)不断进入，大颗粒成品活性炭(K)不断排出。5.按照权利要求3所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述多槽炭化炉(I)在煤干燥和炭化过程中产生的煤干燥炉膛尾气(M)，经烟气冷凝器(22)冷却后，和经焦油处理系统(24)处理后的炭化炉高温烟气(E)，并管混合成炭化炉烟气，再与分段空气煤气水换热器(7)中换热后的高压热空气(D)在II号引射泵(20)中合成热空气+炭化炉烟气的混合气(G)，进入灰融聚燃烧器(2)燃烧，形成高温煤气(H)，在干燥、炭化、活化工艺过程中循环利用。6.按照权利要求4所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述过热蒸汽活化炉(8)产生的活化炉高温烟气(F)，经气固分离器(9)分离后从分离器顶部排出，大部分高温烟气(F)与II号高压风机(16)发出的高压常温空气(C)在I号引射泵(17)内混合形成常温空气+活化烟气的混合气(J)，进入烟气混合室(5)与过热蒸汽烟气(I)混合后，经I号电动调节阀门(15)进入活化炉等压风箱(8.2)，循环利用；少部分活化炉高温烟气(F)在常压气水换热器(11)中燃烧，将冷水(A)加热形成热水(B)，热水(B)进入过热蒸汽发生器(4)，循环利用；燃烧后的常压气水换热器尾气(P)经脱硫除尘器(13)后，大部分除尘脱硫尾气(R)与炭化炉高温烟气(E)在III号引射泵(29)汇合进入I号高温煤气换热通道(al)，在干燥工艺过程中循环利用；少部分除尘脱硫尾气(R)经引风机(12)、烟囱(14)排入大气。7.按照权利要求3或5所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述干燥、炭化步骤中:所述I?V号槽式炉膛(dl?d5)的流态化温度为:I号槽式炉膛(dl)干燥温度<150°C，II?V号槽式炉膛(d2?d5)炭化温度分别为250°0、375°0、500°0、550°〇?650。。。8.按照权利要求4或6所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述活化时间控制在1.5?3小时。9.按照权利要求4或6所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述活化步骤中:过热蒸汽活化炉(8)产生的活化炉高温烟气(F)夹带小颗粒活性炭进入气固分离器(9)，在试运行过程中，开启II号电动调节阀门(26)，活化炉高温烟气(F)夹带小颗粒活性炭返回活化炉内继续参加活化，直至经气固分离后的小颗粒活性炭质量指标合格后，关闭II号电 动调节阀门(26) ?
【专利摘要】一种流态化生产活性炭的方法，涉及活性炭的生产工艺，解决目前活性炭生产工艺能耗高、污染严重、单元设备产量低、投资大和生产成本高的技术问题。本发明的工艺步骤为：对多槽炭化炉和过热蒸汽活化炉烘炉；煤粒进入多槽炭化炉干燥、炭化；炭化料由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉活化；成品活性炭从过热蒸汽活化炉的排料通道进入重力冷却机，进行冷却；过热蒸汽活化炉产生的高温烟气夹带小颗粒活性炭进入气固分离器，小颗粒活性炭进入冷却换热水箱，进行冷却。本发明具有能耗小、污染少、单元设备产量高、投资小和生产成本低和实现全自动控制的优点。
【IPC分类】C01B31/10
【公开号】CN104891490
【申请号】CN201510310477
【发明人】王润年, 荆磊岗, 顾培元, 牛跃宏, 李怀珠, 杨培栋
【申请人】王润年, 山西绿能碳材料技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日
【技术领域】
[0001]本发明涉及活性炭的生产工艺，特别涉及一种采用流态化生产活性炭的方法。
【背景技术】
[0002]活性炭是一种用途十分广泛的吸附剂、催化剂和催化剂载体。在食品、制糖、医药、化工、环保、囯防、农业、燃料气存儲、气体分离、催化反应等诸多领域具有广泛的用途。
[0003]中国的活性炭工业自上世纪五十年代开始，至今已走过六十多年的发展历程。在这一过程中，所采用的主要工艺和设备均来自前苏联，即迴转炉炭化，斯列普炉活化。目前该工艺和设备占到国内总产能的90%以上，其中虽然进行过一些改进，但依然没有实质性变化。进入2000年后，在市场需求扩大和节能环保的大背景之下，我国引进了多段炉生产工艺和设备。
[0004]迴转炉炭化、斯列普炉活化工艺:加工成一定粒度的煤粒或压制成型的条料，经斗提机或皮带机加入炭化炉，炉头由发生炉煤气加热，热烟气以逆流方式与物料接触，随温度的逐步升高，顺序完成预热升温、干燥脱水、裂解炭化等过程。产生的炭化料由炉尾部排出，经冷却后仓储备用。炭化尾气经废热锅炉焚烧后排空。炭化料经提升设备由斯列普活化炉顶部加入，经长达50小时左右高温水蒸汽的活化，由炉底部排出，即成品活性炭。
[0005]斯列普活化炉工艺始于上世纪三十年代的欧洲，五十年代初引入国内，八十年代后在国内大面积推广使用。该工艺设备不仅外型庞大建设费用高，耗能高、产出低，而且没有相应尾气处理设施，特别的是单元设备产量低。目前最大规模的设备也仅达到年产1500吨，这也是造成产业分散、集中度低的重要因素。
[0006]迴转炉炭化、多段炉活化工艺:炭化采用迴转炉完成，炭化料由多段炉炉体上部加入，在炉臂带动下，逐层向下移动，在移动过程中与高温水蒸气接触，完成活化。
[0007]多段炉工艺虽然在能耗和环保方面有了改进，但依然存在投资过大，维护费用过高，生产成本居高不下等缺点。
[0008]现有技术的炭化料从炭化炉排出后需经降温、装存、运输的周转环节，再进入活化炉，生产成本很高。
[0009]斯列普炉和多段炉在活化工艺过程中由于高温水蒸气和炭化料不能充分接触，成品活性炭和高温水蒸气的比例分别为1:6?8和1:4?6，能源浪费严重。
[0010]现有技术成品活性炭的产出比一般在3.75吨:1吨(其中燃料煤1.25t，原料煤
2.5t)，生产成本高。
[0011]目前，我国的活性炭行业仍处于能耗高、污染严重、单元设备产量低、无法实现自动控制、制造成本高的状况，极大限制了行业的发展。这与我国活性炭制造和消费大国的地位极不相称。宄其原因，一个重要因素就是生产的工艺和设备没有实现更新，依然停留在上世纪四十年代的水平。
【发明内容】
[0012]本发明旨在克服现有技术的缺点，提供一种流态化生产活性炭的方法，解决目前活性炭生产工艺能耗高、污染严重、单元设备产量低、投资大和生产成本高的技术问题。
[0013]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0014]一种流态化生产活性炭的方法，其工艺步骤为:
[0015](一 )对多槽炭化炉和过热蒸汽活化炉烘炉；
[0016]( 二)煤粒进入多槽炭化炉干燥、炭化；
[0017](三)炭化料由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉活化；
[0018](四)成品活性炭从过热蒸汽活化炉的排料通道进入重力冷却机，进行冷却；
[0019](五)过热蒸汽活化炉产生的高温烟气夹带小颗粒活性炭进入气固分离器，小颗粒活性炭进入冷却换热水箱，进行冷却。
[0020]进一步，所述步骤(一)对多槽炭化炉和过热蒸汽活化炉烘炉的步骤为:
[0021]①开启与分段空气煤气水换热器连接的I号高压鼓风机，开启设置在I?V号多槽等压风箱与分段空气煤气水换热器之间的I?V号烟气调节阀门，开启设置在烟气蒸汽混合室与活化炉等压风箱之间的I号电动调节阀门，关闭设置在过热蒸汽发生器与常压气水换热器连接水管上的III号电动调节阀门；
[0022]②煤粉进入灰融聚燃烧器，点火燃烧:一部分高温煤气由高温煤气分配器经I?V号高温煤气输出通道分别进入分段空气煤气换热器的I?V号高温煤气换热通道，再经I?V号煤气调节阀门进入对应设置的I?V号多槽等压风箱，通过多槽布风板上的炭化窄缝风帽的通气孔，再分别进入多槽炭化炉的I?V号槽式炉膛，进行烘炉；另一部分高温煤气经高温煤气分配器、过热蒸汽发生器、烟气蒸汽混合室、I号电动调节阀门进入活化炉等压风箱，通过活化炉布风板上活化窄缝风帽的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉的炉膛和气固分离器，进行烘炉。
[0023]进一步，所述步骤(二)煤粒进入多槽炭化炉干燥、炭化的步骤为:
[0024]①启动螺旋给煤机，煤粒从入煤口进入多槽炭化炉的煤干燥室下方I号槽式炉膛的布风板上，待煤粒填到设定厚度后，调控I号煤气调节阀门，使高温煤气由高温煤气分配器经分段空气煤气水换热器的I号高温煤气换热通道进入I号多槽等压风箱，通过多槽布风板上的炭化窄缝风帽的通气孔，再进入多槽炭化炉的I号多槽炉膛内，进行流态化干燥；
[0025]②随着煤粒的不断加入，I号多槽炉膛的煤粒在流态化过程中从煤干燥室底部通道向II号多槽炉膛移动，在II号多槽炉膛布风板上填到设定厚度后，调控II号煤气调节阀门，使煤粒在II号多槽炉膛的布风板上流态化，随着煤粒继续不断加入，II号多槽炉膛的煤粒在流态化过程中向III号多槽炉膛移动，以此类推，煤粒分别在III?V号多槽炉膛内进行流态化炭化。
[0026]进一步，所述步骤(三)炭化料由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉活化的步骤为:
[0027]①炭化料经高温小颗粒阀由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉，炭化料在活化炉布风板上填到设定厚度时，调整I号电动调节阀门，使高温煤气经高温煤气分配器、过热蒸汽发生器、烟气蒸汽混合室、I号电动调节阀门进入活化炉等压风箱，通过活化炉布风板上活化窄缝风帽的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉的炉膛，使炉膛温度逐步升温至850°c?900 °C，炭化料进行流态化运动；
[0028]②开启设置在过热蒸汽发生器与常压气水换热器连接水管上的III号电动调节阀门，来自常压气水換热器的热水进入过热蒸汽发生器喷成雾状，在烟气蒸汽混合室内和经高温煤气分配器进来的高温煤气混合形成过热蒸汽烟气，通过I号电动调节阀门，过热蒸汽烟气由活化炉等压风箱穿过活化炉布风板上的活化窄缝风帽通气孔，均匀地进入过热蒸汽活化炉，与流态化炭化料充分接触，完成活化；
[0029]③从过热蒸汽活化炉底部的产品抽样管中定时取样，抽查炭化料活化程度，随时对过热蒸汽的温度和流量进行调整，直至大颗料成品活性炭全部指标合格后，炭化料的进料量和大颗粒成品活性炭的出料量保持相对平衡，在设定的活化时间内，成品炭化料不断进入，大颗粒成品活性炭不断排出。
[0030]进一步，所述多槽炭化炉在煤干燥和炭化过程中产生的煤干燥炉膛尾气，经烟气冷凝器冷却后，和经焦油处理系统处理后的炭化炉高温烟气，并管混合成炭化炉烟气，再与分段空气煤气水换热器中换热后的高压热空气在II号引射泵中合成热空气+炭化炉烟气的混合气，进入灰融聚燃烧器燃烧，形成燃烧器高温煤气，在干燥、炭化、活化工艺过程中循环利用。
[0031]进一步，所述过热蒸汽活化炉产生的活化炉高温烟气，经气固分离器分离后从分离器顶部排出，大部分高温烟气与II号高压风机发出的高压常温空气在I号引射泵内混合形成常温空气+活化烟气的混合气，进入烟气混合室与过热蒸汽烟气混合后，经I号电动调节阀门进入活化炉等压风箱，循环利用；少部分活化炉高温烟气在常压气水换热器中燃烧，将冷水加热形成热水，热水进入过热蒸汽发生器，循环利用；燃烧后的常压气水换热器尾气经脱硫除尘器后，大部分除尘脱硫尾气与炭化炉高温烟气在III号引射泵汇合进入I号高温煤气换热通道，循环利用；少部分除尘脱硫尾气经引风机、烟囱排入大气。
[0032]进一步，所述干燥、炭化步骤中:所述I?V号槽式炉膛的流 态化温度为:I号槽式炉膛干燥温度<150°c，II?V号槽式炉膛炭化温度分别为250°C、375°C、500°C、550°C?650。。。
[0033]进一步，所述活化时间控制在1.5?3小时。
[0034]进一步，所述活化步骤中:过热蒸汽活化炉产生的活化炉高温烟气夹带小颗粒活性炭进入气固分离器，在试运行过程中，开启II号电动调节阀门，活化炉高温烟气夹带的小颗粒活性炭返回活化炉内继续参加活化，直至经气固分离后的小颗粒活性炭质量指标合格后，关闭II号电动调节阀门。
[0035]本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果:
[0036]1、能耗小、污染物排放少:
[0037]由于煤干燥室、炭化炉和活化炉在干燥、炭化和活化过程中排出的烟气，均进行了循环利用，不仅消耗能量少，而且大幅度减少了污染物的排放；由于煤粉经燃烧器燃烧后的烟气循环利用，不仅煤粉的投入量大幅减少，而且减少污染物排放量在60%以上；由于煤粒在干燥、炭化和活化过程中全部在流态化运动状态下进行，高温烟气、过热蒸汽与流态化的煤粒和炭化料之间能进行充分的接触，加速炭活化进程，炭、活化时间缩短，减少了能耗，单位产量的排放大大降低；由于炭化炉和活化炉在完全密闭状态下进行，炉膛内呈微正压贫氧燃烧，很大程度减少了烧损。
[0038]2、生产成本低:
[0039]由于煤粒经干燥炭化合格后直接进入活化炉，取消了现有技术中炭化料从炭化炉排出后需经降温、装存、运输再进入活化炉的周转环节，降低了生产成本；由于煤干燥炉尾气、炭化炉烟气和活化炉烟气均进行循环利用，在工艺过程中煤粉的投入量大幅减少，降低了生产成本；由于炭、活化时间从原来的50小时缩短至5小时内完成，降低了生产成本；由于成品活性炭的产出比从3.75t:lt扩大至2.5?3t: lt，扩大了产出比，降低了生产成本；由于生产全过程自动化调控，减少人工管理，降低了生产成本；由于全系统无大型转动设备，同类型标准化采购，炭化活化炉等设备生产过程中故障和损坏率小，减少维修工作量，降低了生产成本。
[0040]3、建设投资少:
[0041]由于取消了炭化炉至活化炉中途降温、装存和运输环节和相关设备，大幅减少了建设投资；由于主要设备结构简单，没有转动部件，制造成本低，减少了建设投资；由于工艺流程中设备紧凑，占地面积小建设投资少。
[0042]4、实现全自动控制:
[0043]由于煤粒在整个流态化干燥、炭化、活化工艺过程中，高温烟气、过热蒸汽的温度、压力、流量和相互的配合，以及煤粒进入煤干燥室、多槽炭化炉、过热蒸汽活化炉的给料量、料层厚度、温度、停留时间，均对最终活性炭的质量指标产生影响，这些工艺参数靠人工操作根本做不到有效的调控。所以本发明在执行过程中对冷水、常温空气、煤粒、煤粉和经反应变化产生的热水、高压空气、高温烟气、混合气、尾气、炭化料和活化料的温度、压力、流量、料层、停留时间均进行全方位监测，并根据监测数据对涉及到的设备和阀门进行自动化调控，使生产过程符合工艺规程的要求，生产出合格的活性炭产品。
[0044]本发明和现有活性炭生产工艺相比适应性广，可适应于各煤种、各种颗粒和各种性能规格活性炭生产，可进行废弃活性炭的再生利用，适用于各类果壳、废弃木材等生物类原料制作活性炭的需求。适用于污泥、城市垃圾和工业垃圾热解无害化处理。本发明具有能耗小、污染少、单元设备产量高、制造成本低和实现全自动控制的优点。
【附图说明】
[0045]图1为本发明所采用的设备结构示意图；
[0046]图2为本发明的自动监控系统结构框图。
【具体实施方式】
[0047]体现本发明特征与优点的典型实施例，将结合附图在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0048]如图1所示，一种流态化生产活性炭的方法，其工艺步骤为:
[0049](一)点火、烘炉:
[0050]①开启与分段空气煤气水换热器7连接的I号高压鼓风机6，开启设置在I?V号多槽等压风箱cl?c5与分段空气煤气水换热器7之间的I?V号烟气调节阀门bl?b5，开启设置在烟气蒸汽混合室5与活化炉等压风箱8.2之间的I号电动调节阀门15，关闭设置在过热蒸汽发生器4与常压气水换热气11连接水管上的III号电动调节阀门27 ;
[0051]②煤粉S进入灰融聚燃烧器2，点火燃烧:一部分高温煤气由高温煤气分配器3经I?V号高温煤气输出通道Al?A5分别进入分段空气煤气水换热器7的I?V号高温煤气换热通道al?a5，再经I?V号煤气调节阀门bl?b5进入对应设置的I?V号多槽等压风箱Cl?c5，通过多槽布风板1.2上的炭化窄缝风帽1.2.1的通气孔，再分别进入多槽炭化炉I的I?V号槽式炉膛dl?d5，进行烘炉；另一部分高温煤气经高温煤气分配器
3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5、I号电动调节阀门15进入活化炉等压风箱8.2，通过活化炉布风板8.1上活化窄缝风帽8.1.1的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉8的炉膛和气固分离器9，进行烘炉；
[0052](二)干燥、炭化:
[0053]①启动螺旋给煤机21，煤粒O从入煤口进入多槽炭化炉I的煤干燥室1.1下方I号槽式炉膛dl的布风板上，待煤粒O填到设定厚度后，调控I号煤气调节阀门bl，使高温煤气由高温煤气分配器3经分段空气煤气水换热器7的I号高温煤气换热通道al进入I号多槽等压风箱Cl，通过多槽布风板1.2上的炭化窄缝风帽1.2.1的通气孔，再进入多槽炭化炉I的I号多槽炉膛dl内，进行流态化干燥；
[0054]②随着煤粒O的不断加入，I号多槽炉膛dl的煤粒O在流态化过程中从煤干燥室1.1底部通道向II号多槽炉膛d2移动，在II号多槽炉膛d2布风板上填到设定厚度后，调控II号煤气调节阀门b2，使煤粒O在II号多槽炉膛d2的布风板上流态化，随着煤粒O继续不断加入，II号多槽炉膛d2的煤粒O在流态化过程中向III号多槽炉膛d3移动，以此类推，煤粒O分别在III?V号多槽炉膛d3?d5内进行流态化炭化；
[0055](三)活化:
[0056]①炭化料Q经高温小颗粒阀25由多槽炭化炉I进入过热蒸汽活化炉8，炭化料在活化炉布风板8.1上填到设定厚度时，调整I号电动调节阀门15，使高温煤气H经高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5、I号电动调节阀门15进入活化炉等压风箱8.2，通过活化炉布风板8.1上活化窄缝风帽8.1.1的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉8的炉膛，使炉膛温度逐步升温至850°C?900°C，炭化料Q进行流态化运动；
[0057]②开启设置在过热蒸汽发生器4与常压气水换热器11连接水管上的III号电动调节阀门27，来自常压气水換热器11的热水B进入过热蒸汽发生器4喷成雾状，在烟气蒸汽混合室5内和经高温煤气分配器3进来的燃烧器高温煤气H混合形成过热蒸汽烟气I，通过I号电动调节阀门15，过热蒸汽烟气I由活化炉等压风箱8.2穿过活化炉布风板8.1上的活化窄缝风帽8.1.1通气孔，均匀进入过热蒸汽活化炉8，与流态化炭化料Q充分接触，完成活化；
[0058]③从过热蒸汽活化炉8底部的产品抽样管中定时取样，抽查炭化料活化程度，随时对过热蒸汽的温度和流量进行调整，直至大颗料成品活性炭K全部指标合格后，炭化料Q的进料量和大颗粒成品活性炭K的出料量保持相对平衡，在设定的活化时间内，炭化料Q不断进入，大颗粒成品活性炭K不断排出；
[0059]④最终大颗粒成品活性炭K从过热蒸汽活化炉8的排料通道进入重力冷却机19，进行冷却；
[0060]⑤过热蒸汽活化炉8产生的高温烟气F夹带小颗粒活性炭进入气固分离器9，经气固分离后，小颗粒活性炭L从气固分离器9出料通道排出，进入冷却换热水箱10，进行冷却。
[0061]所述干燥、炭化步骤中:多槽炭化炉I在煤干燥和炭化过程中产生的煤干燥炉膛尾气M，经烟气 冷凝器22冷却后，和经焦油处理系统24处理后的炭化炉高温烟气E，并管混合成炭化炉烟气，再与分段空气换热器7中换热后的高压热空气D在II号引射泵20中合成热空气+炭化炉烟气的混合气G，进入灰融聚燃烧器2燃烧，形成燃烧器高温煤气H，在干燥、炭化、活化工艺过程中循环利用。
[0062]所述活化步骤中:
[0063]①炭化料Q在过热蒸汽活化炉8中产生的活化炉高温烟气F，经气固分离器9分离后从分离器顶部排出，大部分高温烟气F与II号高压风机16发出的高压常温空气C在I号引射泵17内混合形成常温空气+活化烟气的混合气J，进入烟气混合室5与过热蒸汽烟气I混合后，经I号电动调节阀门15进入活化炉等压风箱8.2，循环利用；
[0064]②少部分活化炉高温烟气F在常压气水换热器11中燃烧，将冷水A加热形成热水B，热水B进入过热蒸汽发生器4，循环利用；
[0065]③燃烧后的常压气水换热器尾气P经脱硫除尘器13后，大部分除尘脱硫尾气R与炭化炉高温烟气E在III号引射泵29汇合进入I号高温煤气换热通道al，循环利用；少部分除尘脱硫尾气R经引风机12、烟囱14排入大气。
[0066]所述干燥、炭化步骤中:I号槽式炉膛dl干燥温度〈150 °C，II?V号槽式炉膛d2 ?d5 炭化温度分别为 250°C、375°C、500°C、550°C ?650 °C。
[0067]所述活化步骤中:所述活化时间控制在1.5?3小时。
[0068]所述活化步骤中:过热蒸汽活化炉8产生的高温烟气F夹带小颗粒活性炭进入气固分离器9，在试运行过程中，开启II号电动调节阀门26，高温烟气F夹带小颗粒活性炭返回活化炉内继续参加活化，直至经气固分离后的小颗粒活性炭经检验质量指标合格后，关闭II号电动调节阀门26。
[0069]如图1所示，本发明所采用的装置，包括:多槽炭化炉1、灰融聚燃烧器2、高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5、分段空气煤气水换热器7、过热蒸汽活化炉8、气固分离器9，所述多槽炭化炉I内设有I?V号槽式炉膛dl?d5，相邻炉膛之间用半截隔壁1.3分隔，I?V号槽式炉膛下部设置多槽布风板1.2，多槽布风板上设有若干炭化窄缝风帽1.2.1，多槽布风板下方与I?V号槽式炉膛对应设置I?V号多槽等压风箱Cl?c5，在I号槽式炉膛dl的上部设有与烟气冷凝H 22连通的煤干燥室1.1，煤干燥室1.1与螺旋给煤机21相接。
[0070]所述分段空气煤气水换热器7 —端与I号高压鼓风机6连接，其内配有I?V号高温煤气换热通道al?a5，I?V号高温煤气换热通道与I?V号多槽等压风箱Cl?c5对应连通，在I?V号高温煤气换热通道al?a5上对应设置I?V号煤气调节阀门bl?b5。
[0071]高温煤气分配器3通过I?V号高温煤气输出通道Al?A5与分段空气煤气水换热器7连通，分段空气煤气水换热器7另一端经高温热空气管与II号引射泵20和灰融聚燃烧器2连通，灰融聚燃烧器2与高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5顺序连接，烟气蒸汽混合室5通过I号电动调节阀门15与过热蒸汽活化炉8的活化炉等压风箱8.2连通。
[0072]所述活化炉等压风箱8.2上面设置活化炉布风板8.1，活化炉布风板上设有若干活化窄缝风帽8.1.1，过热蒸汽活化炉8经高温小颗粒阀25与多槽炭化炉I连通，过热蒸汽活化炉8底部与重力冷却机19相接；过热蒸汽活化炉8顶部通过烟道与气固分离器9连通，气固分离器9底部与冷却換热水箱10相接；气固分离器9顶部通过烟道与常压气水換热器11和I号引射泵17连通，I号引射泵17与烟气混合室5连通，I号引射泵17与I号高压鼓风机16连接。
[0073]所述常压气水換热器11下部的冷水管A通过软水处理系统30、水泵18与冷却換热水箱10和重力冷却机19的冷水管A相通，常压气水換热器11上部的热水管B通过III号电动调节阀门27与过热蒸汽发生器4连通；常压气水換热器11底部的尾气管与脱硫除尘器13连接，脱硫除尘器13通过烟道与III号引射泵29连接，III号引射泵29与I号高温煤气换热通道al连接，同时，脱硫除尘器13经引风机12与烟囱14连接。
[0074]所述多槽炭化炉I的顶部通过烟道与焦油处理系统24连接，焦油处理系统24通过烟道与II号引射泵20和III号引射泵29连通，多槽炭化炉I的煤干燥室1.1通过烟道与烟气冷凝I! 22连通，冷凝H 22底部通过烟道与II号引射泵20和III号引射泵29连通。
[0075]所述高温煤气分配器3、过热蒸汽发生器4、烟气蒸汽混合室5位于同一个筒体内，所述是过热蒸汽发生器4在筒体中部沿筒壁均匀设置的若干喷嘴，所述高温煤气分配器3与灰融聚燃烧器2直接连通。
[0076]所述气固分离器9底部通过II号电动调节阀门26与过热蒸汽活化炉8连接。
[0077]所述冷凝器22底部的带灰冷凝水N与沉淀池23相接，沉淀后的清水将被综合利用，由于沉淀物内含未燃烧煤粉，挖出脱水后渗入煤粉作燃料使用。
[0078]所述灰融聚燃烧器2下方设有液态渣T的渣池28。
[0079]如图2所示，本发明的自动监控系统包括:
[0080]1、现场仪表采集现场所有信号:温度、压力、流量、阀门开度，通过PLC模块，送至CPU处理；
[0081]2、配电柜内设备信号通过电缆传输至PLC，显示设备当时运行状态；
[0082]3、PLC根据所采集的信号和生产工艺要求参数，通过预设程序进行运算，分别输出指令，控制相关设备:一部分信号通过继电器吸合送至配电柜控制系统，操作接触器或变频器的启停状态，现场电机给定接受变频器频率；另一部分信号通过模拟量输出直接控制现场阀门开度，以达到工艺指标；
[0083]4、现场阀门及附属设备均可就地通过按钮、旋钮操作，作为备用控制方式，以防影响生产；
[0084]5、工控机通过专业软件，利用通讯与PLC进行实时数据更新，在工控机上可直观生产实时数据及设备自动运行情况，也可在电脑上手动操作设备；工控机可以记录历史数据，可以设定好表格，通过打印机打印出来，对以往生产参数进行比较分析，进一步完善生广指标。
[0085]本发明以PLC控制为核心，现场仪表为辅助的集中控制方式，主要包括:压力自动调节、温度自动调节、流量自动调节3个调节系统以及设备的启停控制、自动升压、电机转速自动给定、自动补水、自动加煤填料等控制功能，并具有报警联锁和停机自动降压等功會K。
[0086]待炭化及活化都稳定生产后，进入全局自动控制环节:
[0087]根据高温煤气分配器3中压力显示数据，自动调整I号高压鼓风机6频率，确保高温煤气分配器3中压力达到9kPa ;
[0088]根据I?V号槽式炉膛dl?d5内温度值，自动调整I?V号煤气调节阀门bl?b5，使相对应的炉膛达到自身所需温度；
[0089]根据活化炉回路煤气流量，自动调整II号高压鼓风机16频率，确保空气量不要过剩；
[0090]根据活化炉回路煤气压力，自动调整烟气管道阀门，确保煤气给定量；
[0091]根据活化炉炉膛温度，自动调整I号电动调节阀门15开度，确保活化炉炉膛温度达到自身所需温度；
[0092]根据工艺设定自来水流速，根据实际流速，自动调整水泵18转速，确保水量正常；
[0093]根据烟囱14吸力，自动调整引风机12转速，确保煤气的充分回收利用；
[0094]根据活化料产生的量，自动调整重力冷却机19转速，确保物料充分冷却；
[0095]根据观察灰融聚燃烧器2中火焰燃烧情况，当出现灭火的时候，紧急关闭烟气管道阀门，I?V号煤气调节阀门bl?b5及I号高压鼓风机6、II号高压鼓风机16。
[0096]本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种流态化生产活性炭的方法，其工艺步骤为: (一)对多槽炭化炉(I)和过热蒸汽活化炉(8)烘炉； (二)煤粒(O)进入多槽炭化炉(I)干燥、炭化； (三)炭化料(Q)由多槽炭化炉(I)进入过热蒸汽活化炉(8)活化； (四)成品活性炭(K)从过热蒸汽活化炉(8)的排料通道进入重力冷却机(19)冷却； (五)过热蒸汽活化炉(8)产生的高温烟气(F)夹带小颗粒活性炭进入气固分离器(9)，小颗粒活性炭(L)进入冷却换热水箱(10)冷却。2.按照权利要求1所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(一)对多槽炭化炉(I)和过热蒸汽活化炉(8)烘炉: ①开启与分段空气煤气水换热器(X)连接的I号高压鼓风机(6)，开启设置在I?V号多槽等压风箱(Cl?c5)与分段空气煤气水换热器(7)之间的I?V号烟气调节阀门(bl?b5)，开启设置在烟气蒸汽混合室(5)与活化炉等压风箱(8.2)之间的I号电动调节阀门(15)，关闭设置在过热蒸汽发生器(4)与常压气水换热气(11)连接水管上的III号电动调节阀门(27); ②煤粉(S)进入灰融聚燃烧器(2)，点火燃烧:一部分高温煤气(H)由高温煤气分配器(3)经I?V号高温煤气输出通道(Al?A5)分别进入分段空气煤气水换热器(7)的I?V号高温煤气换热通道(al?a5)，再经I?V号煤气调节阀门(bl?b5)进入对应设置的I?V号多槽等压风箱(Cl?C5)，通过多槽布风板(1.2)上的炭化窄缝风帽(1.2.1)的通气孔，再分别进入多槽炭化炉(I)的I?V号槽式炉膛(dl?d5)进行烘炉；另一部分高温煤气(H)经高温煤气分配器(3)、过热蒸汽发生器(4)、烟气蒸汽混合室(5)、I号电动调节阀门(15)进入活化炉等压风箱(8.2)，通过活化炉布风板(8.1)上活化窄缝风帽(8.1.1)的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉(8)的炉膛和气固分离器(9)进行烘炉。3.按照权利要求1所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(二)煤粒(O)进入多槽炭化炉(I)干燥、炭化: ①启动螺旋给煤机(21)，煤粒(O)从入煤口进入多槽炭化炉(I)的煤干燥室(1.1)下方I号槽式炉膛(dl)的布风板上，待煤粒(O)填到设定厚度后，调控I号煤气调节阀门(bl)，使高温煤气(H)由高温煤气分配器(3)经分段空气煤气水换热器(7)的I号高温煤气换热通道(al)进入I号多槽等压风箱(Cl)，通过多槽布风板(1.2)上的炭化窄缝风帽(1.2.1)的通气孔，再进入多槽炭化炉(I)的I号多槽炉膛(dl)内，进行流态化干燥； ②随着煤粒(O)的不断加入，I号多槽炉膛(dl)的煤粒(O)在流态化过程中从煤干燥室(1.1)底部通道向II号多槽炉膛(d2)移动，在II号多槽炉膛(d2)布风板上填到设定厚度后，调控II号煤气调节阀门(b2)，使煤粒(O)在II号多槽炉膛(d2)的布风板上流态化，随着煤粒(O)继续不断加入，II号多槽炉膛(d2)的煤粒(O)在流态化过程中向III号多槽炉膛(d3)移动，以此类推，煤粒(O)分别在III?V号多槽炉膛(d3?d5)内进行流态化炭化。4.按照权利要求1所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(三)炭化料(Q)由多槽炭化炉(I)进入过热蒸汽活化炉(8)活化: ①炭化料(Q)经高温小颗粒阀(25)由多槽炭化炉(I)进入过热蒸汽活化炉(8)，炭化料在活化炉布风板(8.1)上填到设定厚度时，调整I号电动调节阀门(15)，使高温煤气(H)经高温煤气分配器(3)、过热蒸汽发生器(4)、烟气蒸汽混合室(5)、I号电动调节阀门(15)进入活化炉等压风箱(8.2)，通过活化炉布风板(8.1)上活化窄缝风帽(8.1.1)的通气孔，再进入过热蒸汽活化炉(8)的炉膛，使炉膛温度逐步升温至850°C?900°C，炭化料(Q)进行流态化运动； ②开启设置在过热蒸汽发生器(4)与常压气水换热器(11)连接水管上的III号电动调节阀门(27)，来自常压气水換热器(11)的热水(B)进入过热蒸汽发生器(4)喷成雾状，在烟气蒸汽混合室(5)内和经高温煤气分配器(3)进来的高温煤气(H)混合形成过热蒸汽烟气(I)，通过I号电动调节阀门(15)，过热蒸汽烟气(I)由活化炉等压风箱(8.2)穿过活化炉布风板(8.1)上的活化窄缝风帽(8.1.1)通气孔，均匀地进入过热蒸汽活化炉(8)，与流态化炭化料(Q)充分接触，完成活化； ③从过热蒸汽活化炉(8)底部的产品抽样管中定时取样，抽查炭化料活化程度，随时对过热蒸汽的温度和流量进行调整，直至大颗料成品活性炭(K)全部指标合格后，炭化料(Q)的进料量和大颗粒成品活性炭(K)的出料量保持相对平衡，在设定的活化时间内，炭化料(Q)不断进入，大颗粒成品活性炭(K)不断排出。5.按照权利要求3所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述多槽炭化炉(I)在煤干燥和炭化过程中产生的煤干燥炉膛尾气(M)，经烟气冷凝器(22)冷却后，和经焦油处理系统(24)处理后的炭化炉高温烟气(E)，并管混合成炭化炉烟气，再与分段空气煤气水换热器(7)中换热后的高压热空气(D)在II号引射泵(20)中合成热空气+炭化炉烟气的混合气(G)，进入灰融聚燃烧器(2)燃烧，形成高温煤气(H)，在干燥、炭化、活化工艺过程中循环利用。6.按照权利要求4所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述过热蒸汽活化炉(8)产生的活化炉高温烟气(F)，经气固分离器(9)分离后从分离器顶部排出，大部分高温烟气(F)与II号高压风机(16)发出的高压常温空气(C)在I号引射泵(17)内混合形成常温空气+活化烟气的混合气(J)，进入烟气混合室(5)与过热蒸汽烟气(I)混合后，经I号电动调节阀门(15)进入活化炉等压风箱(8.2)，循环利用；少部分活化炉高温烟气(F)在常压气水换热器(11)中燃烧，将冷水(A)加热形成热水(B)，热水(B)进入过热蒸汽发生器(4)，循环利用；燃烧后的常压气水换热器尾气(P)经脱硫除尘器(13)后，大部分除尘脱硫尾气(R)与炭化炉高温烟气(E)在III号引射泵(29)汇合进入I号高温煤气换热通道(al)，在干燥工艺过程中循环利用；少部分除尘脱硫尾气(R)经引风机(12)、烟囱(14)排入大气。7.按照权利要求3或5所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述干燥、炭化步骤中:所述I?V号槽式炉膛(dl?d5)的流态化温度为:I号槽式炉膛(dl)干燥温度<150°C，II?V号槽式炉膛(d2?d5)炭化温度分别为250°0、375°0、500°0、550°〇?650。。。8.按照权利要求4或6所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述活化时间控制在1.5?3小时。9.按照权利要求4或6所述流态化生产活性炭的方法，其特征在于:所述活化步骤中:过热蒸汽活化炉(8)产生的活化炉高温烟气(F)夹带小颗粒活性炭进入气固分离器(9)，在试运行过程中，开启II号电动调节阀门(26)，活化炉高温烟气(F)夹带小颗粒活性炭返回活化炉内继续参加活化，直至经气固分离后的小颗粒活性炭质量指标合格后，关闭II号电 动调节阀门(26) ?
【专利摘要】一种流态化生产活性炭的方法，涉及活性炭的生产工艺，解决目前活性炭生产工艺能耗高、污染严重、单元设备产量低、投资大和生产成本高的技术问题。本发明的工艺步骤为：对多槽炭化炉和过热蒸汽活化炉烘炉；煤粒进入多槽炭化炉干燥、炭化；炭化料由多槽炭化炉进入过热蒸汽活化炉活化；成品活性炭从过热蒸汽活化炉的排料通道进入重力冷却机，进行冷却；过热蒸汽活化炉产生的高温烟气夹带小颗粒活性炭进入气固分离器，小颗粒活性炭进入冷却换热水箱，进行冷却。本发明具有能耗小、污染少、单元设备产量高、投资小和生产成本低和实现全自动控制的优点。
【IPC分类】C01B31/10
【公开号】CN104891490
【申请号】CN201510310477
【发明人】王润年, 荆磊岗, 顾培元, 牛跃宏, 李怀珠, 杨培栋
【申请人】王润年, 山西绿能碳材料技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日
最新回复(0)