用於活性炭製備的零排放式雙筒旋轉炭化爐的製作方法

2023-06-09 15:17:16 2

專利名稱：用於活性炭製備的零排放式雙筒旋轉炭化爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於活性炭製造中所使用的炭化爐，更具體地講，本發明涉及一種從粉煤灰出發製備活性炭的、零排放式雙筒旋轉炭化爐。
背景技術：
炭化工序是氣體活化法生產活性炭過程中的重要工序之一，該過程把原料隔絕空氣加熱，使非碳元素減少，以生產出適合活化工序所需要的碳質材料，是活化前的主要準備與基礎。在煤基活性炭生產過程中，炭化過程通常包括物料的炭化和炭化尾氣處理兩部分。中國專利88221216. 8公開了一種化學法制活性炭用的多螺杆炭化爐，其涉及化學法制活性炭用的炭化爐的改進。其主要特點是在固定不動的爐內用螺杆推送物料，進入爐內的熱爐氣不和物料直接接觸，而是和熱輻射板接觸，使熱輻射板受熱後發射遠紅外線加熱物料，完成乾燥、活化和炭化過程。中國專利93227406. 4公開了一種井式活性炭纖維材料活化炭化爐，其由爐體固定設置部分和爐體可移位部分組成，爐體固定設置部分的爐體為立式，在地坑內井式設置， 原料由爐體上部開口進出，電熱元件在井內分布，電控系統與此連結以對爐溫進行自動控制。爐體可移動部分的爐膽與爐裙蓋固定連結一起。中國專利200710068892. 9公開了一種炭化爐，包括爐體、燃燒室，爐體外圍整體包覆有包溫材料，爐體上設有進料口和出料口，所述的炭化爐設有餘熱回收管，餘熱回收管分別連接爐體和燃燒室，餘熱回收管出口處設有點火裝置。中國專利201010233150. 9公開了一種生產生物質炭的炭化爐，包括煙筒，旋轉爐體，進料鬥、出料鬥、油氣排出管，旋轉爐體由旋轉託輪支承，進料鬥、出料鬥、油氣排出管裝置在旋轉爐體上，煙筒設置在旋轉爐體內，煙筒與旋轉爐體同軸，旋轉爐體內壁上設置有螺旋葉片或煙筒與旋轉爐體的同軸線與水平面有一角度5° <&<30°。中國專利201010197974. 5公開了一種多管外熱式煙氣回抽旋轉炭化爐，它有一個斜臥式迴轉爐體，爐體高端一側裝有進料鬥，低端一側有出料口和燃燒室，爐體內有沿截面環形分布的管束，炭化料與煙氣道分隔，炭化料走管程，煙氣走殼程。但上述的現有技術中，炭化爐的結構為單筒結構，炭粉原料行程相對較短，而且沒有對炭化過程中所產生可燃性有機物進行合理地解決，直接將其排入大氣中，既引起環境汙染，又造成資源浪費。

發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種既節約資源、又減少環境汙染的炭化爐。該炭化爐特別適合於由粉煤灰所製備的炭粉的炭化。為了實現上述目的，本發明提供了一種用於活性炭製備的零排放式雙筒旋轉炭化爐，其包括可旋轉的內筒及可旋轉的外筒、位於內筒內的加熱裝置、驅動內筒及外筒旋轉的驅動裝置；其中，外筒套在內筒之外；炭化爐還包括燃氣-煙氣迴路結構，該迴路結構將
3炭化爐之炭粉原料受熱所產生的燃氣送入燃燒裝置進行燃燒，並將燃氣所產生的煙氣進一步用於加熱炭粉原料。本發明中所稱的「炭粉原料」特指在炭化爐內炭化的原料，其可為顆粒狀含碳物料，例如由粉煤灰浮選製得的含碳顆粒。本發明中所稱的「燃氣」特指炭粉原料在熱作用下產生的可燃性氣體，其可包括 CO、H2、CH4、烷烴、烯烴、煤焦油等各種揮發物組分；所稱的「煙氣」為燃氣在燃燒裝置中燃燒後所產生的氣體。本發明中，內筒及外筒的旋轉方向可相同，也可相反。優選地，外筒的軸線與內筒的軸線重合。外筒和內筒的軸線可水平，也可與水平面有微小的夾角，例如，該夾角為 5° -8°。外筒和內筒在驅動裝置的驅動下旋轉，使位於其內的炭粉原料(例如經浮選的粉煤灰顆粒)加熱得更均勻更充分。由於設置了燃氣-煙氣迴路結構，炭化過程中產生的可燃性氣體從該迴路結構進入燃燒裝置中燃燒，燃燒產生的高溫煙氣從該迴路結構中進入炭化爐，對炭化爐內的炭粉原料進行加熱進而將其炭化。這樣，既節省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中， 減少了環境汙染。根據本發明的一實施方式，燃氣-煙氣迴路結構包括位於內筒首部的第一開口、 位於內筒尾部的第二開口、位於外筒尾部的第三開口 ；第二開口套在外筒之內。第二開口的數目可以有多個，例如位於與內筒的尾端距離相等的同一縱截面上， 外筒將所有第二開口均套於其內。炭粉原料從內筒的第一開口處進入，在內筒旋轉的作用下，流向第二開口，並經第二開口進入外筒，同樣在外筒的旋轉作用下，流向第三開口。燃氣-煙氣與炭粉原料可為順流接觸，也可為逆流接觸。當順流接觸，炭粉原料在熱作用下產生的可燃性氣體從第三開口流出炭化爐，進入燃燒裝置進行燃燒；可燃性氣體燃燒產生的高溫煙氣從第一開口進入炭化爐，並經第二開口流向第三開口。當逆流接觸，炭粉原料在熱作用下產生的可燃性氣體從第一開口流出炭化爐，進入燃燒裝置進行燃燒；可燃性氣體燃燒產生的高溫煙氣從第三開口進入炭化爐，並經第二開口流向第一開口。本發明優選為順流接觸。根據本發明的另一實施方式，第一開口位於內筒首部的端面上。炭粉原料也從該第一開口進入內筒。根據本發明的另一實施方式，外筒的尾部鄰近內筒的首部，外筒的首部鄰近內筒的尾部。根據本發明的另一實施方式，內筒和/或外筒為首部細、尾部粗的圓臺狀。還可為首部細、尾部粗的半球狀、半橢球狀或其它形狀。這樣，在內筒和/或外筒旋轉的過程中，在自身重力的作用下，位於其內的炭粉原料自筒的首部流向筒的尾部。當內筒和/或外筒為圓臺狀，內筒和/或外筒的側邊與中軸線的夾角優選為5° -15°，在此基礎上進一步優選為8° -12°，在此基礎上進一步優選為10° -11°。根據本發明的另一實施方式，內筒可為圓柱形。而外筒可為圓柱形，也可為圓臺狀。根據本發明的另一實施方式，本發明的炭化爐還包括收集裝置，該收集裝置套在外筒之外，並將第三開口套於其內。該第三開口的數目可以有多個，例如位於與外筒的尾端距離相等的同一縱截面上，該收集裝置可為將所有第三開口均套於其內的內空環套。在該實施方式中，收集裝置的外壁上設有第四開口，用於連接通向燃燒裝置的氣體管道，該第四開口設於收集裝置的上部或頂端。根據本發明的另一實施方式，本發明的炭化爐還包括推送裝置；該推送裝置為設置在內筒和/或外筒的內壁上的多個揚板。這裡的揚板又稱揚料板或抄板，用於把筒內的物料抄起又灑下，使物料與氣流的接觸表面增大，以提高幹燥、加熱的速率並促進物料前行。炭化爐的內筒及外筒旋轉時，位於其內的顆粒狀的炭粉原料在揚板的作用下被向前推送。為了達到更好的推送效果，該多個揚板在內筒和/或外筒的內壁上呈螺旋線狀排布。根據本發明的另一實施方式，加熱裝置可為位於內筒的軸線處的軸狀電加熱管； 或者為多個分散在內筒內以及內外筒之間的體積較小的電加熱管；或者在內筒內設置軸狀電加熱管，在內外筒之間設置多個分散的體積較小的電加熱管。在本發明的另一實施方式中，炭化爐還包括進料裝置；該進料裝置為與第一開口連通的進料管道；進料管道設有進料口 ；進料管道內設有傾斜設置的、指向第一開口的擋板。炭粉原料從進料口進入，落到擋板上，並沿著擋板滑進第一開口，進入內筒。另外，具體而言，可在炭化爐的旁邊設置燃燒爐以及配套的第一氣體管道和第二氣體管道。例如，第二氣體管道與收集裝置的第四開口相連通。第二氣體管道的末端連接到燃燒爐的進氣口，且燃氣管道中間設有氣體泵。第一氣體管道的起始端連接到燃燒爐的出氣口，末端通向炭化爐內。第二氣體管道收集炭化爐內產生的燃氣並輸入燃燒爐內進行燃燒，第一氣體管道將燃燒後產生的高溫氣體通入炭化爐內。在這種實施方式中，炭化爐的加熱裝置可以僅僅為設置在內筒軸線處的軸狀電加熱管，該電加熱管加熱一段時間後關閉， 電加熱管加熱時產生的可燃性氣體被氣體泵泵送到燃燒爐裡進行燃燒，燃燒後產生的高溫煙氣通過煙氣管道進入炭化爐內，對炭化爐內的炭粉原料進行加熱，加熱產生的燃氣又被泵回燃燒爐內燃燒並產生高溫煙氣，如此循環。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果1、由於設置了燃氣-煙氣迴路結構，炭化過程中產生的可燃性氣體從該迴路結構進入燃燒裝置中燃燒，燃燒產生的高溫煙氣又從該迴路結構中進入炭化爐，對炭化爐內的炭粉原料進行加熱；如此循環，既節省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中，減少了環境汙染；2、由於設置了雙筒，內筒中的炭粉原料進入外筒後從外筒出爐，這樣，在同樣長度的設備中，延長了炭粉原料的行程和加熱時間，使原料被充分加熱並炭化；3、內筒和/或外筒設置為圓臺狀，使炭粉原料在重力分力的作用下沿著筒的內壁向前流動，使炭粉原料在向前流動的過程中被加熱，提高了工作效率；4、在內筒及外筒的筒壁上設置揚板，有效地推送炭粉原料前進。下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。


圖1是本發明炭化爐的實施例1沿著其中軸線的縱向截面的結構示意圖；圖2是本發明炭化爐的實施例1與燃燒爐組成的系統沿著其中軸線的縱向截面的結構示意圖；圖3是本發明炭化爐的實施例2與燃燒爐組成的系統沿著其中軸線的縱向截面的結構示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，本發明炭化爐的實施例1，包括進料裝置1、可旋轉的內筒2、可旋轉的外筒3、收集裝置4、燃氣-煙氣迴路結構、加熱裝置6、驅動內筒及外筒旋轉的驅動裝置(圖中未示)。其中，內筒2為封閉的圓柱，其軸線水平，其內壁上設有多個揚板(圖中未示)；內筒2首部的端面上設有第一開口 503;內筒2尾部的側面設有多個第二開口 504，其均位於與內筒2的尾端距離相等的同一縱截面上。進料裝置1為與第一開口 503連通的進料管道101 ；進料管道101的底端封閉，頂端設有進料口 102 ；進料管道101內設有傾斜設置的、指向第一開口 503的擋板103 ；進料管道101的側壁、第一開口 503的下方設有第五開口 502，該第五開口 502連接通向燃燒裝置的第一氣體管道501。外筒3為封閉的圓臺狀，其軸線與內筒2的軸線重合，外筒3的側邊與中軸線的夾角為10° ；外筒3套在內筒2之外，內筒2的多個第二開口 504被套在外筒3之內；外筒3 較細的首部鄰近內筒2的尾部，外筒3較粗的尾部鄰近內筒2的首部；外筒3的內壁上設有多個揚板(圖中未示)。外筒3尾部的側面設有多個第三開口 505，其均位於與外筒3的尾端距離相等的同一縱截面上。收集裝置4套在外筒3之外，並將所有第三開口 505均套於其內，收集裝置4的頂端設有第四開口 506，該第四開口 506連接通向燃燒裝置的第二氣體管道507。出料裝置4 的底端設有出料管道401。燃氣-煙氣迴路結構包括第一氣體管道501、第五開口 502、第一開口 503、第二開口 504、第三開口 505、第四開口 506、第二氣體管道507。加熱裝置6為位於內筒2的軸線處的軸狀電加熱管。本實施例的工作流程如下1、炭粉原料。炭粉原料從進料口 102進入進料管道101，被擋板103阻擋後，從第一開口 503進入內筒2，在驅動裝置的驅動下，內筒2及外筒3旋轉，帶動位於內筒2及外筒3內壁上的揚板旋轉，將炭粉原料向第二開口 504的方向推送。炭粉原料前行的過程中， 與位於內筒2的加熱裝置6或高溫煙氣接觸，並被加熱。炭粉原料從第二開口 504落入外筒3，並被旋轉的揚板向第三開口 505的方向推送。在整個移動過程中，炭粉原料被加熱、乾燥、熱解，最終被炭化。炭化後的炭粉原料從第三開口 505落到套在外筒3之外的收集裝置 4內，並經出料管道401離開炭化爐。2、燃氣-煙氣。本實施例中燃氣-煙氣與炭粉原料為順流接觸。在加熱裝置6 的加熱作用下，內筒2內的炭粉原料產生可燃性氣體，該可燃性氣體順著炭粉原料的流動方向經第二開口 504進入外筒3，並經第三開口 505、第四開口 506、第二氣體管道507進入燃燒裝置，在燃燒裝置中燃燒後產生高溫的煙氣。高溫煙氣經第一氣體管道501、第五開口502、第一開口 503進入內筒2。內筒2內的炭粉原料在高溫煙氣的加熱作用下，產生可燃性氣體，該可燃性氣體重複上述流程。如圖2所示，本發明炭化爐的實施例1與燃燒爐組成的系統。其燃燒炭粉原料炭化時產生的可燃性氣體，用燃燒產生的高溫煙氣對炭化爐內的炭粉原料進行加熱。上述系統中，燃燒爐7包括位於燃燒爐內的蓄熱磚701、位於燃燒爐下方的進氣口 702、位於燃燒爐上方的出氣口 703。燃燒爐7的進氣口 702與第二氣體管道507的另一端連接，第二氣體管道507中間設有氣體泵8。第一氣體管道501的另一端連接到燃燒爐的出氣口 703。實施例2圖3所示為本發明炭化爐的實施例2與燃燒爐組成的系統。該實施例2與實施例 1的區別在於燃氣-煙氣與炭粉原料為逆流接觸，即內筒2內的炭粉原料在熱作用下產生的可燃性氣體逆著炭粉原料的流動方向經第一開口 503、第五開口 502、第一氣體管道501 進入燃燒裝置，在燃燒裝置中燃燒後產生高溫的煙氣。高溫煙氣經第二氣體管道507、第四開口 506、第三開口 505進入外筒3，並經第二開口 504進入內筒2。實施例3作為本發明的又一種方案，其它部分與實施例1相似，不同之處在於內筒、外筒均為圓臺狀，外筒較粗的尾部鄰近內筒較細的首部，外筒較細的首部鄰近內筒較粗的尾部。雖然本發明以較佳實施例揭露如上，但並非用以限定本發明實施的範圍。任何本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的發明範圍內，當可作些許的改進，即凡是依照本發明所做的同等改進，應為本發明的發明範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種用於活性炭製備的零排放式雙筒旋轉炭化爐，其包括可旋轉的內筒及可旋轉的外筒、位於所述內筒內的加熱裝置、驅動所述內筒及所述外筒旋轉的驅動裝置；其中，所述的外筒套在所述的內筒之外；所述的炭化爐還包括有燃氣-煙氣迴路結構，該迴路結構將炭化爐之炭粉原料受熱所產生的燃氣送入燃燒裝置進行燃燒，並將燃氣所產生的煙氣進一步用於加熱炭粉原料。
2.如權利要求1所述的炭化爐，其中，所述的燃氣-煙氣迴路結構包括位於所述內筒首部的第一開口、位於所述內筒尾部的第二開口、位於所述外筒尾部的第三開口 ；所述第二開口套在所述外筒之內。
3.如權利要求2所述的炭化爐，其中，所述第一開口位於所述內筒首部的端面上。
4.如權利要求1-3之一所述的炭化爐，其中，所述外筒的尾部鄰近所述內筒的首部，所述外筒的首部鄰近所述內筒的尾部。
5.如權利要求4所述的炭化爐，其中，所述外筒的軸線與所述內筒的軸線重合。
6.如權利要求1所述的炭化爐，其中，所述內筒和/或所述外筒為首部細、尾部粗的圓臺狀。
7.如權利要求1所述的炭化爐，其中，還包括收集裝置，所述收集裝置套在所述外筒之外，並將所述第三開口套於其內。
8.如權利要求7所述的炭化爐，其中，所述收集裝置的外壁上設有第四開口。
9.如權利要求1所述的炭化爐，其中，還包括推送裝置；所述推送裝置為設置在所述內筒和/或所述外筒的內壁上的多個揚板。
10.如權利要求9所述的炭化爐，其中，所述多個揚板在所述內筒和/或所述外筒的內壁上呈螺旋線狀排布。
全文摘要
本發明公開了一種用於活性炭製備的零排放式雙筒旋轉炭化爐，其包括可旋轉的內筒及可旋轉的外筒、位於內筒內的加熱裝置、驅動內筒及外筒旋轉的驅動裝置；其中，外筒套在內筒之外；炭化爐還包括有燃氣-煙氣迴路結構，該迴路結構將炭化爐之炭粉原料受熱所產生的燃氣送入燃燒裝置進行燃燒，並將燃氣所產生的煙氣進一步用於加熱炭粉原料。由於設置了燃氣-煙氣迴路結構，炭化過程中產生的可燃性氣體從該迴路結構進入燃燒裝置中燃燒，燃燒產生的高溫煙氣從該迴路結構中進入炭化爐，對炭化爐內的炭粉原料進行加熱進而炭化；既節省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中，減少了環境汙染。
文檔編號C10B49/04GK102250628SQ201110158168
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者許閩清 申請人:福建省龍巖龍能粉煤灰綜合利用有限公司