專利名稱：生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的裝置及方法，具有生產(chǎn)連續(xù) 性、生物質(zhì)物料適應(yīng)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度低、熱利用效率高、單位產(chǎn)品能耗低和無二次污染等特
點(diǎn)O
背景技術(shù)：
活性炭是一種優(yōu)質(zhì)的吸附劑，具有豐富的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，隨著 工業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，目前已廣泛應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)和 其他各個(gè)領(lǐng)域中。我國(guó)是活性炭生產(chǎn)大國(guó)，活性炭的總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)居世界第二，出口量位于世 界第一，每年活性炭出口量達(dá)到7 8萬t。同時(shí)，隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，世界人口的不斷增 長(zhǎng)和人民生活條件的不斷改善，環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)和飲用水的需求等都將刺激活性炭產(chǎn)業(yè)的 不斷發(fā)展，價(jià)格低廉、性能好的活性炭將會(huì)有更大的市場(chǎng)。活性炭的制備方法主要分為物理活化法和化學(xué)活化法。物理活化法是將原料先炭 化，然后再用水蒸汽或者二氧化碳進(jìn)行活化。化學(xué)活化法是將原料與化學(xué)藥品(如磷酸、氯 化鋅、氫氧化鈉等)混合浸漬一段時(shí)間后，將炭化與活化一步完成。傳統(tǒng)制備活性炭的方法 主要是化學(xué)活化法，原料是煤、木材和椰殼等。傳統(tǒng)制備活性炭的方法有兩方面的弊端，一 方面是由于能源的匱乏，煤和木材等的價(jià)格呈上漲的趨勢(shì)，使得活性炭的制備成本升高，活 性炭的價(jià)格也隨之升高，經(jīng)濟(jì)性不好。另一方面由于利用化學(xué)藥品為活化劑，不僅對(duì)制備設(shè) 備產(chǎn)生腐蝕，而且在制備活性炭的過程中污染了環(huán)境。鑒于此，近年來，對(duì)活性炭研究的熱 點(diǎn)之一是利用廉價(jià)的生物質(zhì)原料和簡(jiǎn)單清潔的工藝來制備經(jīng)濟(jì)性高、吸附性能好的生物質(zhì) 活性炭。這樣既防止了對(duì)環(huán)境的影響，又達(dá)到了變廢為寶的目的，而且經(jīng)濟(jì)易得。傳統(tǒng)制備活性炭工藝和裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如鞍式爐，它有兩個(gè)蓄熱室和左右兩個(gè)活 化半爐組成，爐芯需要由三十多種特異型耐火磚砌成一排排如格子一樣分布的產(chǎn)品道。該 爐原料的適應(yīng)性差，只能利用灰分含量少、灰分熔點(diǎn)高、比重大的物料，例如煤炭、木炭和 椰殼等，另外要求物料顆粒均勻，不能使用濕料。國(guó)家發(fā)明專利CN1382625A“一種竹質(zhì)活性 炭生產(chǎn)工藝”采用煙熏法和半真空燒制技術(shù)制備竹質(zhì)活性炭，主要工序包括原料選擇工序、 原料裝窖工序、煙熏脫水工序、干餾炭化工序、精煉工序、噴蒸汽工序和封窖工序。制備工藝 繁瑣，生產(chǎn)過程間斷。國(guó)家發(fā)明專利CN1275528A “一種活性炭生產(chǎn)工藝”也存在生產(chǎn)過程 間斷性的缺陷。國(guó)家發(fā)明專利CN85103470A “活性炭的活化方法和設(shè)備”雖然在一定程度 上實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn)，但是它采用設(shè)置隔板的方式翻拌物料，一旦原料過多或含濕量大時(shí)， 原料就得不到充分的翻拌，造成加熱不均勻和結(jié)瘤現(xiàn)象，制備的活性炭產(chǎn)品性能受到影響。還有一種流態(tài)化活性炭制作技術(shù)即用煙道氣與部分過熱水蒸汽作為活化介質(zhì)和 流化介質(zhì)，使炭顆粒在流態(tài)化狀態(tài)下進(jìn)行活化反應(yīng)，該活化方式具有氣_固接觸好、傳熱 快、活化均勻、活化時(shí)間短、反應(yīng)氣體成分易于控制等優(yōu)點(diǎn)。其不足是單位產(chǎn)品的能耗相對(duì) 較高、熱利用效率低，約束了該爐型的推廣應(yīng)用。
綜上所述，目前制備活性炭方法存在生產(chǎn)過程間斷性、能耗相對(duì)較高、熱利用效率 低、工藝和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題針對(duì)以上活性炭制備方法的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種利用生物質(zhì)批量 連續(xù)制備活性炭的裝置及方法。本發(fā)明克服了目前活性炭制備工藝中熱利用效率低、干燥/ 炭化/活化效率低以及生產(chǎn)過程不連續(xù)等缺陷。本發(fā)明可用于廢木材、果殼、雞糞、污泥和 垃圾等生物質(zhì)來制備活性炭，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行成本低廉、制作容易、操作方便等 特點(diǎn)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種生物質(zhì)批量連 續(xù)制備活性炭的裝置，該裝置包括螺旋干燥裝置、螺旋炭化活化裝置、螺旋冷卻裝置、燃燒 爐、余熱鍋爐、循環(huán)風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煙 、調(diào)速電機(jī)、噴淋塔、廢液循環(huán)池、循環(huán)水泵；螺旋干燥裝置設(shè)有加料口、廢氣出口、干燥后物料出口和盤管、夾套；螺旋炭化活 化裝置包括炭化段和與其導(dǎo)通的活化段兩個(gè)部分；螺旋冷卻裝置設(shè)有活性炭出料口 ；其中，螺旋干燥裝置的干燥后物料出口與炭化段物料進(jìn)口相連，螺旋干燥裝置的 廢氣出口與噴淋塔的進(jìn)氣口相連，噴淋塔通過循環(huán)風(fēng)機(jī)與燃燒爐相連，噴淋塔底部的廢液 出口與廢液循環(huán)池的廢液進(jìn)口相連，循環(huán)水泵分別與噴淋塔和廢液循環(huán)池相連；炭化段廢氣出口和活化段廢氣出口分別與燃燒爐的廢氣進(jìn)口相連，燃燒爐的高溫 煙氣出口與螺旋炭化活化裝置的炭化段和活化段高溫?zé)煔膺M(jìn)口分別相連；炭化段的煙氣出口和活化段的煙氣出口與余熱鍋爐的煙氣進(jìn)口相連，余熱鍋爐的 煙氣出口與螺旋干燥裝置的煙氣進(jìn)口相連，進(jìn)入螺旋干燥裝置內(nèi)的盤管和夾套；余熱鍋爐 的蒸汽出口與活化段的蒸汽入口相連；螺旋冷卻裝置活性炭進(jìn)口與活化段活性炭出口相連，送風(fēng)機(jī)與螺旋冷卻裝置相 連，螺旋冷卻裝置的熱風(fēng)出口與燃燒爐的熱風(fēng)進(jìn)口相連；引風(fēng)機(jī)設(shè)置在螺旋干燥裝置與煙@之間，螺旋干燥裝置和螺旋炭化活化裝置的轉(zhuǎn) 速由調(diào)速電機(jī)控制。本發(fā)明還提供了一種生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的方法，該方法包括如下步驟A、生物質(zhì)預(yù)先在螺旋干燥裝置內(nèi)進(jìn)行充分干燥，螺旋干燥裝置出來的廢氣進(jìn)入噴 淋塔，噴淋塔出來的不凝結(jié)性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入燃燒爐，噴淋塔底部出來的廢液進(jìn)入廢 液循環(huán)池，一部分廢液循環(huán)進(jìn)入噴淋塔，一部分廢液進(jìn)入污水處理系統(tǒng)；B、干燥后的生物質(zhì)在螺旋炭化活化裝置內(nèi)依次發(fā)生炭化和活化，生物質(zhì)在炭化和 活化階段產(chǎn)生的液態(tài)焦油、水和不凝結(jié)氣體等副產(chǎn)物送入燃燒爐內(nèi)；C、生物質(zhì)干燥、炭化和活化過程所需要的熱量由燃燒爐提供，燃燒爐生成的 850°C 900°C的高溫?zé)煔馐紫韧ㄈ肼菪炕罨b置的炭化段和活化段的盤管/夾套內(nèi)， 為生物質(zhì)炭化和活化提供熱源，由炭化段和活化段出來的600°C 700°C煙氣隨后進(jìn)入余 熱鍋爐，從余熱鍋爐出來的250°C 300°C煙氣進(jìn)入螺旋干燥裝置的盤管和夾套內(nèi)，為生物 質(zhì)干燥過程提供熱源，余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽作為活化段所需的活化氣；D、活化段出來的高溫活性炭產(chǎn)品在螺旋冷卻裝置內(nèi)進(jìn)行冷卻；由送風(fēng)機(jī)提供冷卻 風(fēng)進(jìn)入螺旋裝置的盤管和夾套內(nèi)，對(duì)高溫活性炭產(chǎn)品進(jìn)行冷卻，冷卻后的活性炭產(chǎn)品由出料口排出，冷卻產(chǎn)生的熱風(fēng)送入燃燒爐，作為燃燒爐的助燃風(fēng)。優(yōu)選的，所述生物質(zhì)干燥、炭化、活化、冷卻均采用內(nèi)外并熱方式的螺旋盤管式裝置。優(yōu)選的，干燥過程中溫度為80°C 110°C，干燥時(shí)間為30分鐘 60分鐘；炭化過 程中炭化溫度為300°C 600°C，炭化時(shí)間為30分鐘 60分鐘；活化過程中活化溫度為 600°C 700°C，活化時(shí)間為60分鐘 90分鐘；冷卻過程中活性炭冷卻時(shí)間為15分鐘 30分鐘，活性炭出料溫度為35°C。優(yōu)選的，所述的制備過程中產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體、焦油全部送入余熱鍋爐，熱利用效 率高，且無二次污染。有益效果(1)采用螺旋盤管式裝置對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行干燥、炭化和活化，使干燥、炭化和活化達(dá) 到內(nèi)外并熱的效果。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在干燥、炭化和活化過程中受熱不均勻和結(jié)瘤 現(xiàn)象的弊端。(2)加料、干燥、炭化、活化、冷卻和出料過程均在連續(xù)情況下進(jìn)行，避免了很多中 間人工環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)。(3)干燥、炭化和活化過程產(chǎn)生不會(huì)產(chǎn)生二次污染，本發(fā)明把干燥過程產(chǎn)生的不凝 結(jié)氣體、炭化和活化過程產(chǎn)生的可燃?xì)?、灰塵、焦油等一并送入燃燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，同時(shí)把 冷卻產(chǎn)生的熱風(fēng)作為燃燒爐的助燃風(fēng)使用。(4)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，熱利用效率高，單位產(chǎn)品能耗低。(5)本發(fā)明采用干燥、炭化和活化工藝，通過調(diào)節(jié)螺旋的轉(zhuǎn)速和盤管/夾套加熱煙 氣溫度，能有效控制干燥、炭化和活化速率，能夠處理不同類型生物質(zhì)制備活性炭，對(duì)原料 的適應(yīng)性強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明的生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭方法的示意圖，其中有螺旋干燥裝 置1、螺旋炭化活化裝置2、炭化段2-1、活化段2-2、螺旋冷卻裝置3、燃燒爐4、余熱鍋爐5、 增壓風(fēng)機(jī)6、送風(fēng)機(jī)7、引風(fēng)機(jī)8、煙囪9、調(diào)速電機(jī)10、加料口 11、活性炭出料口 12、干燥后物 料出口 13、噴淋塔14、廢液循環(huán)池15、循環(huán)水泵16。其中還包括不凝結(jié)性氣體a、水b、過 熱水蒸汽c、輔助燃料d、850°C 900°C煙氣e、250 300°C煙氣f、600°C 700°C煙氣g、熱 風(fēng)h、150°C左右煙氣i。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明是一種利用生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的裝置及方法，生物質(zhì)干燥、炭化、 活化、冷卻均采用內(nèi)外并熱方式的螺旋盤管式結(jié)構(gòu)，可在連續(xù)不間段的情況下進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn) 連續(xù)性生產(chǎn)。通過調(diào)節(jié)盤管軸轉(zhuǎn)速和加熱煙氣溫度可方便調(diào)節(jié)生物質(zhì)干燥、炭化和活化所 需的時(shí)間和溫度。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體、可燃?xì)夂徒褂腿克腿胗酂徨仩t加以熱量 利用。整個(gè)系統(tǒng)熱利用效率高、單位產(chǎn)品能耗低、無二次污染。參見圖1，本發(fā)明提供的生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的裝置包括螺旋干燥裝置1、螺旋炭化活化裝置2、螺旋冷卻裝置3、燃燒爐4、余熱鍋爐5、循環(huán)風(fēng)機(jī)6、送風(fēng)機(jī)7、引風(fēng)機(jī) 8、煙囪9、調(diào)速電機(jī)10、噴淋塔14、廢液循環(huán)池15、循環(huán)水泵16 ；螺旋干燥裝置1設(shè)有加料口 11、廢氣出口 la、干燥后物料出口 13和盤管、夾套；螺 旋炭化活化裝置2包括炭化段2-1和與其導(dǎo)通的活化段2-2兩個(gè)部分；螺旋冷卻裝置3設(shè) 有活性炭出料口 12;其中，螺旋干燥裝置1的干燥后物料出口 13與炭化段2-1物料進(jìn)口 2a相連，螺旋 干燥裝置1的廢氣出口 Ia與噴淋塔14的廢氣進(jìn)口 14a相連，噴淋塔14通過循環(huán)風(fēng)機(jī)6與 燃燒爐4相連，噴淋塔14底部的廢液出口與廢液循環(huán)池15的廢液進(jìn)口相連，循環(huán)水泵16 分別與噴淋塔14和廢液循環(huán)池15相連；炭化段2-1廢氣出口和活化段2-2廢氣出口分別與燃燒爐4的進(jìn)口 4a相連，燃燒 爐4的高溫?zé)煔獬隹?4b與螺旋炭化活化裝置2的炭化段2-1和活化段2-2高溫?zé)煔膺M(jìn)口 分別相連；炭化段煙氣出口和活化段煙氣出口與余熱鍋爐5的煙氣進(jìn)口 5a相連，余熱鍋爐5 的煙氣出口 5b與螺旋干燥裝置1的煙氣進(jìn)口相連，進(jìn)入螺旋干燥裝置1內(nèi)的盤管和夾套； 余熱鍋爐5的蒸汽出口 5c與活化段2-2的蒸汽入口相連；螺旋冷卻裝置3活性炭進(jìn)口與活化段2-2活性炭出口相連，送風(fēng)機(jī)7與螺旋冷卻 裝置3相連，螺旋冷卻裝置3的熱風(fēng)出口與燃燒爐4的熱風(fēng)進(jìn)口相連；弓丨風(fēng)機(jī)8設(shè)置在螺旋干燥裝置1與煙囪9之間，調(diào)速電機(jī)10與螺旋干燥裝置1和 螺旋炭化活化裝置2相連。本發(fā)明還提供了一種生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的方法，該方法包括如下步驟(1)生物質(zhì)預(yù)先在螺旋干燥裝置1內(nèi)進(jìn)行充分干燥，螺旋干燥裝置1出來的氣體進(jìn) 入噴淋塔14，干燥過程產(chǎn)生的不凝結(jié)性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)6送入燃燒爐4，噴淋塔14底部出 來的廢液進(jìn)入廢液循環(huán)池15，一部分廢液循環(huán)進(jìn)入噴淋塔14，一部分廢液進(jìn)入污水處理系 統(tǒng)；(2)干燥后的生物質(zhì)在螺旋炭化活化裝置2內(nèi)依次發(fā)生炭化和活化，生物質(zhì)在炭 化和活化階段產(chǎn)生的液態(tài)焦油、水和不凝結(jié)氣體等副產(chǎn)物送入燃燒爐4內(nèi)；(3)生物質(zhì)干燥、炭化和活化過程所需要的熱量由燃燒爐4提供，燃燒爐4生成的 850°C 900°C的高溫?zé)煔鈋首先通入螺旋炭化活化裝置2的炭化段2_1和活化段2_2的 盤管和夾套內(nèi)，為生物質(zhì)炭化和活化提供熱源，由炭化段2-1和活化段2-2出來的600°C 700°C煙氣g隨后進(jìn)入余熱鍋爐5，從余熱鍋爐出來的250°C 300°C煙氣f進(jìn)入螺旋干燥裝 置1的盤管和夾套內(nèi)，為生物質(zhì)干燥過程提供熱源，余熱鍋爐5產(chǎn)生的過熱蒸汽作為活化段 2-2所需的活化氣；(4)活化段2-2出來的高溫活性炭產(chǎn)品在螺旋冷卻裝置3內(nèi)進(jìn)行冷卻；送風(fēng)機(jī)7提 供的冷卻風(fēng)進(jìn)入螺旋裝置的盤管和夾套內(nèi)，對(duì)高溫活性炭產(chǎn)品進(jìn)行冷卻，冷卻后的活性炭 產(chǎn)品由出料口 12排出，冷卻產(chǎn)生的熱風(fēng)送入燃燒爐，作為燃燒爐的助燃風(fēng)。(5)所述生物質(zhì)干燥、炭化、活化、冷卻均采用內(nèi)外并熱方式的螺旋盤管式裝置。(6)干燥過程中溫度為80°C 110°C，干燥時(shí)間為30分鐘 60分鐘；炭化過程 中炭化溫度為300°C 600°C，炭化時(shí)間為30分鐘 60分鐘；活化過程中活化溫度為 600°C 700°C，活化時(shí)間為60分鐘 90分鐘；冷卻過程中活性炭冷卻時(shí)間為15分鐘 30分鐘，活性炭出料溫度為35°C。(7)所述的制備過程中產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體、焦油全部送入余熱鍋爐。本發(fā)明具有如下特點(diǎn)(1)本發(fā)明采用水蒸汽活化法，清潔易于控制，水蒸汽易與炭化料反應(yīng)，能夠制備 出高比表面積的活性炭產(chǎn)品。相比于化學(xué)活化法，價(jià)格低廉、環(huán)境效益好；相比于二氧化碳 活化法，水蒸汽活化法能夠制備出中孔型的活性炭，此種活性炭對(duì)印染廢水的處理效果佳。 并且水蒸汽比二氧化碳更容易得到。(2)生物質(zhì)原料在螺旋盤管式裝置中進(jìn)行干燥。在螺旋盤管的作用下，生物質(zhì)一邊 干燥一邊向前運(yùn)動(dòng)。生物質(zhì)得到充分干燥后，所含的水分基本蒸發(fā)完畢。干化后的物料直接落入螺旋炭化活化裝置。在螺旋盤管的作用下，一邊炭化一邊 向前運(yùn)動(dòng)。炭化后的生物質(zhì)隨即進(jìn)入活化段，與水蒸汽反應(yīng)進(jìn)行活化，使炭化后的生物質(zhì)得 到開孔和擴(kuò)孔作用。充分活化后的活性炭產(chǎn)品落入螺旋冷卻裝置，冷卻后的活性炭產(chǎn)品由 出料口直接排出。此生產(chǎn)過程避免了很多中間人工環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、連續(xù)性生產(chǎn)。(3)生物質(zhì)的干燥是活性炭制備工藝中重要的環(huán)節(jié)，主要目的是降低或除去物料 中的水分，保持和改善生物質(zhì)的品質(zhì)，為后續(xù)的炭化和活化提供更佳的原料。本發(fā)明采用螺 旋盤管式干燥結(jié)構(gòu)，它的傳熱面由盤管和夾套兩部分組成，螺旋盤管是整個(gè)裝置的核心，它 除了起到攪拌和輸送生物質(zhì)作用外，同時(shí)也是裝置的傳熱體。隨著盤管軸的旋轉(zhuǎn)，生物質(zhì)一 邊翻滾一邊向前輸送，并且同時(shí)從盤管和夾套的表面上吸收熱量。螺旋干燥裝置出來的氣 體進(jìn)入噴淋塔，干燥過程產(chǎn)生的不凝結(jié)性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入燃燒爐。噴淋塔底部出來的 廢液進(jìn)入廢液循環(huán)池，一部分廢液循環(huán)進(jìn)入噴淋塔，一部分廢液進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。(4)除了干燥外，制備活性炭的重要環(huán)節(jié)還包括炭化和活化。本發(fā)明的炭化、活 化和冷卻也采用螺旋盤管式裝置，炭化是指生物質(zhì)在加熱溫度上升的過程中失去揮發(fā)分而 變成無定型碳，主要目的是要得到適宜于活化的初始孔隙和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的炭化料， 炭化后的生物質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)，為以后活化過程的水蒸汽與炭反應(yīng)創(chuàng)造了更好的條 件?；罨^程是利用水蒸汽與碳的氧化反應(yīng)，使炭化物的孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)的過程。在活 化過程中，水蒸汽和停留在孔隙內(nèi)的細(xì)小碳碎片和一部分炭骨架發(fā)生反應(yīng)，活性炭的孔隙 結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)，吸附表面積也隨之增加，制備出的活性炭的吸附性能也增大。(5)生物質(zhì)炭化和熱解過程中產(chǎn)生的可燃?xì)夂徒褂退腿肴紵隣t內(nèi)進(jìn)行燃燒，螺旋 冷卻裝置產(chǎn)生的熱風(fēng)作為燃燒爐的助燃風(fēng)。燃燒爐出口高溫?zé)煔?850°C 900°C)先通 入炭化段和活化段上的盤管和夾套內(nèi)為炭化和活化提供熱量。從炭化、活化段出來的煙氣 (600°C 700°C)再通入余熱鍋爐內(nèi)，產(chǎn)生過熱蒸汽，作為活化段的活化氣。從余熱鍋爐內(nèi) 出來的煙氣(250 300°C)通入干燥裝置的盤管和夾套內(nèi)，為生物質(zhì)干燥提供熱源。整個(gè) 系統(tǒng)熱利用效率高，單位產(chǎn)品能耗低，無有害物質(zhì)排放，對(duì)環(huán)境無污染。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的裝置，其特征在于該裝置包括螺旋干燥裝置(1)、螺旋炭化活化裝置(2)、螺旋冷卻裝置(3)、燃燒爐(4)、余熱鍋爐(5)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(6)、送風(fēng)機(jī)(7)、引風(fēng)機(jī)(8)、煙囪(9)、調(diào)速電機(jī)(10)、噴淋塔(14)、廢液循環(huán)池(15)、循環(huán)水泵(16)；螺旋干燥裝置(1)設(shè)有加料口(11)、廢氣出口(1a)、干燥后物料出口(13)和盤管、夾套；螺旋炭化活化裝置(2)包括炭化段(2-1)和與其導(dǎo)通的活化段(2-2)兩個(gè)部分；螺旋冷卻裝置(3)設(shè)有活性炭出料口(12)；其中，螺旋干燥裝置(1)的干燥后物料出口(13)與炭化段(2-1)物料進(jìn)口(2a)相連，螺旋干燥裝置(1)的廢氣出口(1a)與噴淋塔(14)的進(jìn)氣口(14a)相連，噴淋塔(14)通過循環(huán)風(fēng)機(jī)(6)與燃燒爐(4)相連，噴淋塔(14)底部的廢液出口與廢液循環(huán)池(15)的廢液進(jìn)口相連，循環(huán)水泵(16)分別與噴淋塔(14)和廢液循環(huán)池(15)相連；炭化段(2-1)廢氣出口和活化段(2-2)廢氣出口分別與燃燒爐(4)的廢氣進(jìn)口(4a)相連，燃燒爐(4)的高溫?zé)煔獬隹?4b)與螺旋炭化活化裝置(2)的炭化段(2-1)和活化段(2-2)高溫?zé)煔膺M(jìn)口分別相連；炭化段(2-1)的煙氣出口和活化段(2-2)的煙氣出口與余熱鍋爐(5)的煙氣進(jìn)口(5a)相連，余熱鍋爐(5)的煙氣出口(5b)與螺旋干燥裝置(1)的煙氣進(jìn)口相連，進(jìn)入螺旋干燥裝置(1)內(nèi)的盤管和夾套；余熱鍋爐(5)的蒸汽出口(5c)與活化段(2-2)的蒸汽入口相連；螺旋冷卻裝置(3)活性炭進(jìn)口與活化段(2-2)活性炭出口相連，送風(fēng)機(jī)(7)與螺旋冷卻裝置(3)相連，螺旋冷卻裝置(3)的熱風(fēng)出口與燃燒爐(4)的熱風(fēng)進(jìn)口相連；引風(fēng)機(jī)(8)設(shè)置在螺旋干燥裝置(1)與煙囪(9)之間，螺旋干燥裝置(1)和螺旋炭化活化裝置(2)的轉(zhuǎn)速由調(diào)速電機(jī)(10)控制。
2.一種生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的方法，其特征在于該方法包括如下步驟A、生物質(zhì)預(yù)先在螺旋干燥裝置(1)內(nèi)進(jìn)行充分干燥，螺旋干燥裝置(1)出來的廢氣進(jìn) 入噴淋塔(14)，噴淋塔出來的不凝結(jié)性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)(6)送入燃燒爐(4)，噴淋塔(14) 底部出來的廢液進(jìn)入廢液循環(huán)池(15)，一部分廢液循環(huán)進(jìn)入噴淋塔(14)，一部分廢液進(jìn)入 污水處理系統(tǒng)；B、干燥后的生物質(zhì)在螺旋炭化活化裝置(2)內(nèi)依次發(fā)生炭化和活化，生物質(zhì)在炭化和 活化階段產(chǎn)生的液態(tài)焦油、水和不凝結(jié)氣體等副產(chǎn)物送入燃燒爐內(nèi)(4)；C、生物質(zhì)干燥、炭化和活化過程所需要的熱量由燃燒爐(4)提供，燃燒爐(4)生成的 850°C 900°C的高溫?zé)煔?e)首先通入螺旋炭化活化裝置(2)的炭化段(2_1)和活化段 (2-2)的盤管/夾套內(nèi)，為生物質(zhì)炭化和活化提供熱源，由炭化段(2-1)和活化段(2-2)出 來的600°C 700°C煙氣(g)隨后進(jìn)入余熱鍋爐(5)，從余熱鍋爐出來的250°C 300°C煙氣 (f)進(jìn)入螺旋干燥裝置(1)的盤管和夾套內(nèi)，為生物質(zhì)干燥過程提供熱源，余熱鍋爐(5)產(chǎn) 生的過熱蒸汽作為活化段(2-2)所需的活化氣；D、活化段(2-2)出來的高溫活性炭產(chǎn)品在螺旋冷卻裝置(3)內(nèi)進(jìn)行冷卻；由送風(fēng)機(jī) (7)提供冷卻風(fēng)進(jìn)入螺旋裝置的盤管和夾套內(nèi)，對(duì)高溫活性炭產(chǎn)品進(jìn)行冷卻，冷卻后的活性 炭產(chǎn)品由出料口(12)排出，冷卻產(chǎn)生的熱風(fēng)送入燃燒爐，作為燃燒爐的助燃風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的方法，其特征在于所述生物質(zhì)干燥、炭化、活化和冷卻均采用內(nèi)外并熱方式的螺旋盤管式裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的方法，其特征在于干 燥過程中溫度為80°C 110°C，干燥時(shí)間為30分鐘 60分鐘；炭化過程中炭化溫度為 300°C 600°C，炭化時(shí)間為30分鐘 60分鐘；活化過程中活化溫度為600°C 700°C，活 化時(shí)間為60分鐘 90分鐘；冷卻過程中活性炭冷卻時(shí)間為15分鐘 30分鐘，活性炭出 料溫度為35°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的方法，其特征在于所述的制 備過程中產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體和焦油全部送入余熱鍋爐，熱利用效率高，且無二次污染。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)批量連續(xù)制備活性炭的裝置及方法，其特征在于該裝置包括螺旋干燥裝置(1)、螺旋炭化活化裝置(2)、螺旋冷卻裝置(3)、燃燒爐(4)、余熱鍋爐(5)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(6)、送風(fēng)機(jī)(7)、引風(fēng)機(jī)(8)、煙囪(9)、調(diào)速電機(jī)(10)、噴淋塔(14)、廢液循環(huán)池(15)、循環(huán)水泵(16)；螺旋干燥裝置(1)設(shè)有加料口(11)、廢氣出口(1a)、干燥后物料出口(13)和盤管、夾套；螺旋炭化活化裝置(2)包括炭化段(2-1)和與其導(dǎo)通的活化段(2-2)兩個(gè)部分。本發(fā)明克服了目前活性炭制備工藝中熱利用效率低、干燥/炭化/活化效率低以及生產(chǎn)過程不連續(xù)等缺陷。
文檔編號(hào)C01B31/10GK101885487SQ20101023630
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者仲兆平, 孫宇, 李勤, 李斌, 段鋒, 金保昇, 黃亞繼 申請(qǐng)人:東南大學(xué)