本發(fā)明屬于活性炭生技術(shù)產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效生產(chǎn)裝置和方法，更具體地，涉及一種外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效節(jié)能生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

采用碳化料生產(chǎn)活性炭的原理是在700～1000℃的范圍內(nèi)，高溫碳化料和水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，碳化料本身的表面空隙結(jié)構(gòu)增多，變大，從而達(dá)到活化效果。目前現(xiàn)有的活化爐碳化料制取活性炭主要有兩種方式：一大類是內(nèi)熱式，即碳化料在活化裝置內(nèi)，加熱升溫發(fā)生在裝置里，直接加熱碳化料；另一大類是外熱式，即碳化料在活化裝置內(nèi)，加熱在裝置外部，間接加熱。

目前生產(chǎn)活性炭的主流設(shè)備是內(nèi)熱式活化設(shè)備，如斯列普爐，內(nèi)熱回轉(zhuǎn)爐，但是該種工藝及設(shè)備的存在以下幾個(gè)問題：1.因?yàn)閮?nèi)部加熱，保溫層也要在設(shè)備內(nèi)部，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)相對(duì)要高；2.在內(nèi)熱式反應(yīng)中，在高溫下炭化料和水蒸汽反應(yīng)生成的主要成分為氫氣，一氧化碳，少量二氧化碳和微量烷類，適時(shí)適量在特定位置向活化裝置內(nèi)通入空氣，空氣中的氧氣和活化反應(yīng)生成的可燃性氣體發(fā)生無焰燃燒并放熱維持活化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，而當(dāng)空氣通入時(shí)，在活化裝置不大的空間內(nèi)，會(huì)有少量與炭化料接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，減少了活化得率；3.爐內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備需要頻繁維護(hù)。

而目前市場(chǎng)上鮮見外熱式活化裝置，主要原因是外熱式活化裝置雖然造價(jià)相對(duì)便宜，操作簡(jiǎn)單，但是需要額外的熱源來維持活化溫度，能耗較大，生產(chǎn)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效節(jié)能生產(chǎn)裝置，該裝置既能保證高效活化效果，又可大幅降低生產(chǎn)能耗。

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效節(jié)能生產(chǎn)裝置，包括活化回轉(zhuǎn)爐、主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、主加熱系統(tǒng)，所述活化回轉(zhuǎn)爐的旋轉(zhuǎn)管按物料移動(dòng)方向包括進(jìn)料端、加熱升溫區(qū)、高溫活化區(qū)、降溫出料區(qū)和出料端，該裝置還包括：余熱換熱水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，第二加熱系統(tǒng)；

所述主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)按氣流方向依次包括生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器和主蒸汽管；所述主蒸汽管自所述出料端端口進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)管內(nèi)；

所述余熱換熱水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)按照氣流方向依次包括抽氣管、余熱換熱水蒸汽發(fā)生器、余熱換熱蒸汽管；所述抽氣管自所述進(jìn)料端端口進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)管內(nèi)，其開口位于所述加熱升溫區(qū)和所述高溫活化區(qū)的交界處；所述余熱換熱蒸汽管開口于所述出料端端口與所述旋轉(zhuǎn)管相通；

所述主蒸汽管和所述抽氣管在所述旋轉(zhuǎn)管內(nèi)均固設(shè)于中心軸線處；

所述第二加熱系統(tǒng)按氣流方向依次包括所述抽氣管、所述余熱換熱水蒸汽發(fā)生器、旋風(fēng)除塵裝置、噴淋水裝置、冷卻水氣體冷凝裝置、高壓引風(fēng)機(jī)、自吸式明火燒嘴；

所述出料端后連接常溫循環(huán)水間接換熱管道，所述常溫循環(huán)水間接換熱管道經(jīng)換熱后的熱水與所述生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器相連，用于產(chǎn)生水蒸汽；

所述外熱回轉(zhuǎn)式活性炭生產(chǎn)裝置工作過程為：

碳化料顆粒輸送入所述旋轉(zhuǎn)管內(nèi)，所述主加熱系統(tǒng)將所述碳化料加熱至700～750℃，活化反應(yīng)開始；所述主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)由所述主蒸汽管向所述旋轉(zhuǎn)管內(nèi)通入高溫過熱水蒸汽，同時(shí)由所述抽氣管在位于所述加熱升溫區(qū)和所述高溫活化區(qū)的交界處抽氣；活化反應(yīng)產(chǎn)生的混合可燃?xì)怏w經(jīng)所述余熱換熱水蒸汽發(fā)生器換熱后降至160～220℃，產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)所述余熱換熱蒸汽管進(jìn)入爐體內(nèi)與所述出料端的顆粒碳化料換熱，并提高爐體內(nèi)水蒸汽溫度，換熱后的混合可燃?xì)怏w經(jīng)所述旋風(fēng)除塵裝置和所述噴淋水裝置除塵除顆粒，再經(jīng)所述冷卻水氣體冷凝裝置脫除水蒸汽，最后經(jīng)所述高壓引風(fēng)機(jī)和所述自吸式明火燒嘴形成第二加熱源并代替所述主加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱；活化產(chǎn)生的活性炭進(jìn)入所述降溫出料區(qū)，溫度降低至450～500℃，再進(jìn)入所述常溫循環(huán)水間接換熱管道換熱，降溫冷卻至50～60℃后離開管道，經(jīng)換熱的熱水進(jìn)入所述生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器用于產(chǎn)生水蒸汽。

作為優(yōu)選，所述主加熱系統(tǒng)包括液化和/或天然氣氣源以及自吸式明火燒嘴，所述主加熱系統(tǒng)和所述第二加熱系統(tǒng)的自吸式明火燒嘴均設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)管外壁正下方。

作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)管通過齒圈和減速機(jī)上的齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述冷卻水氣體冷凝裝置包括兩個(gè)冷凝器。

作為優(yōu)選，所述高壓引風(fēng)機(jī)和所述自吸式明火燒嘴之間設(shè)有燃?xì)饪扇蓟鹁妗?/p>

作為優(yōu)選，所述常溫循環(huán)水間接換熱管道為螺旋管道，由蛟龍葉片輸送物料。

作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)管內(nèi)設(shè)有弧形炒片，用于在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將顆粒物料轉(zhuǎn)到管內(nèi)上部然后自由落體。

作為優(yōu)選，所述出料端與水平面的夾角為1.5°

作為優(yōu)選，本裝置還包括廢氣水蒸汽交換系統(tǒng)，其包括設(shè)置于所述活化回轉(zhuǎn)爐爐窯上方的廢氣煙道，所述煙道上設(shè)有與所述活化回轉(zhuǎn)爐爐窯相通的進(jìn)煙口以及用于排氣的排煙口，所述主蒸汽管貫穿所述煙道。

作為優(yōu)選，所述主蒸汽管和所述抽氣管均由旋轉(zhuǎn)管內(nèi)的同心支架和耐高溫陶瓷軸承作為固定支撐。

從以上描述可以看出，本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用兩套明火加熱系統(tǒng)，首先采用主加熱系統(tǒng)(外部能源)將碳化料顆粒加熱至活化溫度，利用抽氣裝置抽取活化過程中產(chǎn)生的高溫可燃性氣體(氫氣、一氧化碳和極少量的水蒸汽、二氧化碳)，通過換熱(由550℃降至170℃)、旋風(fēng)除塵、噴淋、冷凝，然后經(jīng)高壓引風(fēng)機(jī)送至自吸式明火燒嘴形成第二加熱源并替代主加熱系統(tǒng)，使得回轉(zhuǎn)活化所需的熱量完全由自身活化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體提供，從而達(dá)到不用外部熱源的生產(chǎn)模式。

2、采用兩套水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，利用活化過程中產(chǎn)生的高溫可燃性氣體經(jīng)余熱換熱水蒸汽發(fā)生器進(jìn)行換熱，生成的水蒸汽作為主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的補(bǔ)充，能與出料端的顆粒碳化料進(jìn)行換熱，既冷卻了顆粒碳化料，又提高了進(jìn)入爐體內(nèi)參與活化的水蒸汽溫度，從而針對(duì)活化反應(yīng)工藝中的余熱(高溫過熱水蒸汽)進(jìn)行了二次利用，對(duì)活化過程中使用的水蒸汽采取少量外部熱源加熱以及余熱利用的方式，用余熱對(duì)水蒸汽進(jìn)行二次升溫，顯著提高了活化效率。

3、在出料端后連接常溫循環(huán)水間接換熱管道，將活性炭成品降至常溫，便于稱重包裝。

4、將常溫循環(huán)水間接換熱管道經(jīng)換熱后的熱水與生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器相連，用于產(chǎn)生蒸汽，大幅減少了水蒸汽發(fā)生器所需熱量，降低了能耗。

本發(fā)明既保證了活化效果(氣體雜質(zhì)少，800～850℃持續(xù)活化溫度穩(wěn)定)，活性炭終產(chǎn)品性能較好，得率較高，又大大降低了生產(chǎn)能耗，綜合生產(chǎn)成本低，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，保養(yǎng)維修方便。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效節(jié)能生產(chǎn)裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(廢氣煙道未示出)。

圖2為本實(shí)施例外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效節(jié)能生產(chǎn)裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、進(jìn)料管道；2、活化回轉(zhuǎn)爐；3、燃?xì)饪扇蓟鹁妫?、常溫循環(huán)水間接換熱管道；5、生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器；6、主蒸汽管；7、抽氣管；8、余熱換熱水蒸汽發(fā)生器；9、余熱換熱蒸汽管；10、旋風(fēng)除塵裝置；11、噴淋水裝置；12、冷卻水氣體冷凝器；13、高壓引風(fēng)機(jī)；14、自吸式明火燒嘴；15、自吸式明火燒嘴；16、減速機(jī)；17、減速機(jī)；18、廢氣煙道；19、進(jìn)煙口；20、排煙口；21、支架；22、旋轉(zhuǎn)管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。

如圖1～圖2所示，本實(shí)施例外熱回轉(zhuǎn)式活性炭高效節(jié)能生產(chǎn)裝置包括進(jìn)料管道1、活化回轉(zhuǎn)爐2、主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、主加熱系統(tǒng)，余熱換熱水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，第二加熱系統(tǒng)；活化回轉(zhuǎn)爐2的旋轉(zhuǎn)管22按物料移動(dòng)方向包括進(jìn)料端、加熱升溫區(qū)、高溫活化區(qū)、降溫出料區(qū)和出料端；出料端后連接常溫循環(huán)水間接換熱管道4，由蛟龍葉片輸送物料，配有減速機(jī)17；主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)按氣流方向依次包括生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器5和主蒸汽管6；主蒸汽管6經(jīng)過爐窯上方后自出料端端口延伸入旋轉(zhuǎn)管22內(nèi)，主蒸汽管6上均勻密集出氣孔；余熱換熱水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)按照氣流方向依次包括抽氣管7、余熱換熱水蒸汽發(fā)生器8、余熱換熱蒸汽管9；抽氣管7自進(jìn)料端端口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)管內(nèi)，其開口位于加熱升溫區(qū)和高溫活化區(qū)的交界處；余熱換熱蒸汽管9開口于出料端端口與旋轉(zhuǎn)管22相通；主蒸汽管6和抽氣管7均由支架21固設(shè)于旋轉(zhuǎn)管22的中心軸線處；主加熱系統(tǒng)包括液化氣/天然氣源和自吸式明明火燒嘴15；第二加熱系統(tǒng)按氣流方向依次包括抽氣管7、余熱換熱水蒸汽發(fā)生器8、旋風(fēng)除塵裝置10、噴淋水裝置11、冷卻水氣體冷凝器(兩個(gè))12、高壓引風(fēng)機(jī)13、燃?xì)饪扇蓟鹁?、自吸式明火燒嘴14；自吸式明火燒嘴14和15均設(shè)置于旋轉(zhuǎn)管22外壁正下方；常溫循環(huán)水間接換熱管道4經(jīng)換熱后的熱水與生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器5相連，用于產(chǎn)生蒸汽，減少了能耗；旋轉(zhuǎn)管22通過齒圈和減速機(jī)16上的齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；本實(shí)施例裝置還包括廢氣水蒸汽交換系統(tǒng)，其包括設(shè)置于活化回轉(zhuǎn)爐爐窯上方的廢氣煙道18，該煙道底部設(shè)有與爐窯相通的進(jìn)煙口19和用于排氣的排煙口20，主蒸汽管6貫穿該廢氣煙道18；旋轉(zhuǎn)管22內(nèi)設(shè)有弧形炒板，能在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將顆粒料轉(zhuǎn)到管內(nèi)上部然后自由落體；出料端與水平面有1.5°夾角，使顆粒料每次自由落體后都向著出料端有一段水平的位移。

本實(shí)施例具體工作過程如下：

碳化料顆粒(椰殼、棕櫚殼破碎成小片，木屑、竹屑擠壓成條，經(jīng)過碳化后的原料)經(jīng)螺旋葉片輸送機(jī)均勻地輸送入旋轉(zhuǎn)管22內(nèi)；主加熱系統(tǒng)將碳化料加熱至750℃；活化反應(yīng)開始后，主蒸汽發(fā)生系統(tǒng)由主蒸汽管6向旋轉(zhuǎn)管22內(nèi)通入高溫過熱水蒸汽，同時(shí)由抽氣管7在位于加熱升溫區(qū)和高溫活化區(qū)的交界處抽氣；活化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫混合可燃?xì)怏w(氫氣、一氧化碳和極少量的二氧化碳、水蒸汽和微量烷類)抽出時(shí)溫度可達(dá)到550℃，經(jīng)余熱換熱水蒸汽發(fā)生器8換熱后可降至約170℃，產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)余熱換熱蒸汽管9進(jìn)入旋轉(zhuǎn)管22內(nèi)與出料端的顆粒碳化料進(jìn)行換熱，既冷卻了顆粒碳化料，又提高了進(jìn)入管內(nèi)參與活化的水蒸汽溫度，提高了活化效率；換熱后的混合可燃?xì)怏w經(jīng)旋風(fēng)除塵裝置10和噴淋水裝置11把氣體里的碳粉等固體顆粒脫除，再經(jīng)兩道冷卻水氣體冷凝器12脫除氣體中的水蒸汽，最后經(jīng)高壓引風(fēng)機(jī)13和自吸式明火燒嘴14形成第二加熱源，并逐漸代替主加熱源進(jìn)行加熱，主加熱源停用，此時(shí)回轉(zhuǎn)活化所需的熱量完全由顆粒碳化料自身活化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體提供，從而達(dá)到不用外部熱源的生產(chǎn)模式；明火在爐窯內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的廢氣(二氧化碳和水蒸汽，300℃左右)在廢氣煙道18內(nèi)均勻運(yùn)動(dòng)之后排出，在此過程中與主蒸汽管6內(nèi)水蒸汽(150℃左右)進(jìn)行換熱，換熱后的水蒸汽(220℃左右)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)管內(nèi)參與活化反應(yīng)，大大提高了反應(yīng)效率和最終產(chǎn)品的吸附表現(xiàn)，節(jié)省了能耗；活化后產(chǎn)生的活性炭進(jìn)入出料端，溫度降低至500℃，再進(jìn)入常溫循環(huán)水間接換熱管道4換熱，降溫冷卻至50～60℃后離開管道，然后進(jìn)行后續(xù)的篩分，破碎(根據(jù)客戶實(shí)際需求，所需顆粒大小尺寸不一樣)，稱重，包裝等，常溫循環(huán)水間接換熱管道4經(jīng)換熱后的熱水(溫度可達(dá)60～70℃)再進(jìn)入生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器5用于產(chǎn)生水蒸汽。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明裝置充分利用活化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫混合可燃?xì)怏w，形成第二加熱源和余熱換熱水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，同時(shí)利用常溫循環(huán)水間接換熱管道換熱后的熱水作為水蒸汽發(fā)生裝置的熱源用于產(chǎn)生水蒸汽，不僅保證了高效的活化過程，同時(shí)大大降低了生產(chǎn)能耗。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。