專利名稱：活性炭制造的設備及方法
技術領域：
本發明是關于制造活性炭的一種設備與方法。該種設備與方法包括改良的多層耙式活化爐，串聯(或并聯)廢熱鍋爐與干燥裝置及操作方法，特別適用于木屑制造活性炭。
活性炭工業生產的各種活化爐中，多層耙式活化爐是最重要的一種爐型，它機械化程度高，生產規模大，產品質量好，用以制造顆粒活性炭，再生廢顆粒活性炭，在工業生產上得到廣泛應用。但是現有多層耙式活化爐，都是在每層活化室底上開口作為活性炭的落料口和活化介質(蒸汽、燃燒氣等)的上流口，活性炭自上而下按S型路線逐層下降，活化介質自下而上也按S形路線逐層上升，活性炭和活化介質在下料口(即上流口)處，呈逆向流動，因氣流速度大，細小的活性炭會隨著氣流飛走，故只能活化顆粒活性炭，而不便活化粉狀活化炭。
美國專利No2616858就是如此，這種活化爐水蒸汽消耗量很大，相當于活性炭活化時氣化部份的7倍。
為了節約水蒸汽用量，美國專利No4115317，將活化爐上部排出的廢氣加以補充燃燒、驟冷室冷卻，產生飽和水蒸返回活化爐作為活化介質。美國專利No4347156將活化爐上部排出的廢氣加以補充燃燒，用于濕廢活性炭干燥，干燥產生的水蒸汽返回活化爐作活化介質，這幾種專利，在活化爐下部各層活化室、后燃室和廢熱鍋爐都需要補充煤氣，熱能消耗比較大。為了節約熱能，美國專利3153633將活化爐上部的小部份廢氣循環至活化爐的下部，而大部份廢氣放空。這種方法需要特殊的耐高溫循環風機，若降低循環廢氣的溫度，其中的焦油、炭粉就會凝聚粘結，堵塞管道和循環風機，不得不停爐檢修。
本發明的目的是提供活性炭制造和再生的設備及其相應的制造方法。這種設備為改良的多層耙式活化爐，串聯廢熱鍋爐和干燥裝置，或并聯廢熱鍋爐和干燥裝置，它可以制造顆粒活性炭，也可以從木屑制造粉狀活性炭，也可以再生廢顆粒活性炭，熱能基本上可以自給自足，不需要或需要很少外加燃料，能夠生產得率高、質量優的活性炭。
本發明提供的活性炭活化爐和再生爐，形狀像多層圓塔，外殼為鋼板，爐壁用耐火磚砌筑，爐體上下分多層活化室，每層活化室設有料封式落料管和爐壁內壁內氣體道，爐內設有耙式攪拌器。
同時本發明就該設備提供制造活性炭的方法。原料自活化爐爐頂加入爐內，受耙式攪拌器的翻動，自上而下呈S形路線逐層下落，從爐底卸出活性炭。活化介質從爐底進入爐內，自下而上呈S形路線逐層上升，或從爐頂進入爐內，自上而下呈S形路線逐層下降，與活性炭換熱和活化反應，從爐頂或爐底排出煤氣，作廢熱鍋爐和活性炭原料或廢活性炭干燥的熱源。
為了便于理解本發明，參照附圖敘述如下。
圖1 活化爐縱剖圖與設備流程圖。
圖2 活化爐橫剖圖。
圖3 耙齒圖。
參照附圖敘述改良多層耙式活化爐及活性炭制造、再生設備流程。活化爐(2)如同多層圓塔。外殼為鋼板，爐壁由耐火磚砌成，上下分多層活化室(19)，每層活化室底(18)都安裝有料封式落料管，第單數層活化室底若安裝中央料封式落料管(10)，第雙數層活化室底則安裝邊沿料封式落料管(9)或爐壁內壁內料封式落料管。爐壁內設有壁內氣體道(11)，其上下2端分別為出氣口(6)和進氣口(13)，溝通相鄰上下2層活化室。在進氣口(13)處，安裝有煤氣燒嘴(7)及煤氣管(34，30)、空氣管(33)、蒸汽管(31)。在煤氣管端部設有調節閥(32)。邊沿料封式落料管(9)或爐壁內壁內料封式落料管的位置與壁內氣體道(11)的位置相距90°。每個活化室的爐壁上還設有窺視孔、人孔、測溫孔、氣體取樣孔、爐壓測量孔及疏通壁內氣體道與料封式落料管的手孔。
活化爐(2)中心設有1支中軸(5)，內通空氣冷卻，外裹絕熱層，在每層活化室(19)中下部，安裝有2支或4支耙臂(3)，耙臂(3)上裝有若干個耙齒(4)，相鄰上下2層耙齒(4)的方法相反，若上層耙齒(47)將活性炭推向爐邊沿，下層耙齒(4)則將活性炭推向爐的中央。耙齒(4)可以擱在耙臂(3)上方，也可以掛在耙臂(3)的下方。耙齒(4)由齒(46)、柄(49)、定位銷(47)和平衡端(48)構成。齒下唇自動緊貼活化室底上耙動。齒(46)分平板型(46)和犁頭型(50)2種。在耙臂上裝有撥料棒(8)撥出料封式落料管(9，10)內的活性炭，調節活性炭的落料速度。
活化爐上下各層活化室都由煤氣管煙道(30、34)連通，每個活化室的煤氣進口都安裝煤氣燒嘴(7)、蒸汽管(31)和空氣管(33)。煤氣煙道(30)由煤氣管(42)與煤氣源(煤氣站)連通。煤氣煙道(30)的另1端串聯廢氣鍋爐(39)和木屑(或廢炭)干燥裝置(29)，或并聯廢氣鍋爐(39)和木屑(或廢炭)干燥裝置(29)。廢熱鍋爐(39)具有耐粉塵性能并附有燃燒室。干燥裝置(29)種類若用木屑等細小的原料，為氣流干燥裝置和流化床干燥裝置，若用顆粒炭等較粗的原料，則為內熱回轉園筒干燥裝置。
本發明的工藝過程，以木屑制造活性炭為例精選濕木屑(35)貯于料斗(36)內，由螺旋加料器(37)送入氣流式干燥管(29)，木屑被干燥、提升到旋風分離器(22)，分離出干木屑落入木屑高位貯倉(21)，廢氣由第2級引風機(23)抽引，經煙囪(24)排空。開爐時，尚未進行木屑干燥的廢氣經閥門(26)和煙囪(25)放空。在氣流干燥管(29)中沉降下來的砂石、金屬體等機械雜質從出砂石(41)排出。高位貯倉(21)內的干燥木屑，受下料器(20)的作用，連續落入螺旋加料器(27)內，經進料口(28)進入活化爐頂層活化室(19)，受耙式攪拌器(3、4、5)的推移翻動，依次經過中央料封式落料管(10)和邊沿料封閉式落料管(9)，逐層下降，加以補充干燥、炭化和活化，從出炭口(1)卸出活性炭。活化介質水蒸汽由廢熱鍋爐(39)產生，經蒸汽管(31)、空氣由風機送經空氣管(33)，一道入噴射式燒嘴(7)，將煤氣管(34)內的煤氣吸入活化室(19)的上部燃燒。燃燒氣和活化介質，經壁內氣體道(11)逐層上升，使活性炭活化，木屑炭化和干燥，從爐頂排出煤氣、小部份煤氣，由蒸汽空氣噴射式燒嘴(7)吸引，返回活化爐中下部活化室，大部份煤氣入廢熱鍋爐(39)與木屑干燥裝置(29)，在廢熱鍋爐內與風管(38)進的風混合燃燒。
第一種活化方法。木屑經篩選、氣流干燥、旋風分離，提升至高位貯倉(21)內，受下料器(20)的作用，喂給螺旋加料器(27)，送入活化爐最上層活化室(19)，木屑受耙式攪拌器(3、4、5)的推動，從活化室中心推向邊沿，經邊沿料封式落料管(9)落至下層活化室，再由耙式攪拌器(3、4、5)的推動，從活化室的邊沿推向中心，經中央料封式落料管(10)落至下層活化室，依此，按S形路線自上而下，進行補充干燥、炭化和活化，從爐底卸出活性炭。
燃燒氣與活化介質水蒸汽從最下1層活化室(19)開始，自下而上按S形路線依次通過活化室和壁內氣體道(11)，使活性炭活化，木屑炭化和補充干燥，從爐頂排出煤氣。煤氣分3路第1路由蒸汽、空氣噴射式燒嘴(7)吸引，進入活化爐中、下部的幾個活化室，用于過熱水蒸汽和維持活化室溫度;第2路由引風機(40)的吸引進入廢熱鍋爐(39)作熱源，廢熱鍋爐(39)產生的蒸汽作為活化介質返回活化爐;第3路由引風機(23)的吸引進入木屑干燥裝置(29)作為干燥介質和提升介質。
從活化爐頂部排出的煤氣也可以分2路第1路由蒸汽、空氣噴射式燒嘴(7)的吸引進入活化爐中下部的幾個活化室;第2路由第1級引風機(40)吸入廢熱鍋爐(39)，而后由第2級引風機(23)吸引入木屑干燥裝置(29)和旋風分離器(22)后放空。當最下1層活化室的溫度不夠高時，可以補充煤氣站煤氣。
第2種活化方法，木屑的篩選、干燥及在活化爐內補充干燥、炭化和活化的程序與第1種方法相同。
燃燒氣與活化介質水蒸汽從活化爐最上層活化室(19)開始，按S形路線向下通過活化室和壁內氣體道(11)，從最下1層活化室排出煤氣，分3路第1路由空氣、蒸汽噴射式燒嘴(7)的吸引入活化爐中、上部的幾層活化室，用于木屑干燥、炭化和維持溫度，第2路煤氣，與第1種方法相同，分別進入廢熱鍋爐(39)和木屑干燥裝置(29)。煤氣也可以分成2路第1路與上述一樣返回活化爐中、上部幾層活化室，第2路與上述方法一樣先經過廢熱鍋爐(39)，后經過木屑干燥裝置(29)。這種方法、在開車時，啟用最下層活化室的煤氣燒嘴(7)，燃燒煤氣站煤氣，與第1種方法一樣，自下向上燒，待整個活化爐各層活化室的溫度都達到要求時，再改變成自上向下燒。當活化爐的溫度不夠高時，向中上部各層活化室的燒嘴補充煤氣站煤氣。
本發明的設備與方法適用范圍1.木屑、果核殼、木片、碎煤等原料連續進行炭化、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.果核殼顆粒炭、煤質顆粒炭、粉狀炭等吸附后的廢活性炭再生。
權利要求
1.活性炭的制造設備，多層耙式活化爐，自上而下分若干個活化室，中央裝有耙式攪拌器。本發明的特征在于活化爐(2)活化室底裝有料封式落料管(9、10)，爐壁內設有壁內氣體道(11)，耙式攪拌器耙齒自動緊貼活化室底(18)，耙臂上裝有撥料棒(8)，各個活化室(19)由煤氣煙道(30、34)互相聯通。煤氣煙道(34)進活化爐入口處裝有燒嘴(7)，煤氣煙道出口處串聯(或并聯)廢熱鍋爐(39)和干燥裝置(29)。
2.按權利要求1所述的設備，其特征在于單數層、雙數層活化室底(18)分別裝有中央料封式落料管(10)與邊沿料封式落料管(9)或爐壁內料封式落料管。
3.按權利要求1所述的設備，壁內氣體道由進氣口(6)、氣體道(11)和出氣口(13)構成，溝通相鄰上下2個活化室(19)。
4.按權利要求2、3所述的設備，邊沿料封式落料管(10)或壁內料封式落料管與壁內氣體道(11)的位置相距90°。
5.按權利要求1所述的設備，其特征在于燒嘴(7)為空氣、水蒸汽噴射式燒嘴。
6.按權利要求1所述的設備，其特征在于廢熱鍋爐附有燃燒室。
7.按權利要求1所述的設備，其特征在于干燥裝置為氣流式干燥裝置。
8.按權利要求1所述的設備，其特征在于干燥裝置為流化床干燥裝置。
9.按權利要求1所述的設備，其特征在于干燥裝置為內熱式回轉園筒干燥裝置。
10.按權利要求1所述的設備，其特征在于耙齒(4)由齒(46)、柄(49)、定位梢(47)、平衡端(48)構成。耙齒(4)擱在耙臂(3)上方或掛在耙臂(3)下方，齒分平板型(46)和犁頭型(50)2種，齒下唇自動緊貼活化室底(18)。
11.活性炭的制造方法，原料在多層耙式活化爐中，受耙式攪拌器的耙動，自上而下經過補充干燥、炭化和活化，從爐底部卸出活性炭。本發明的特征在于活性炭在活化爐內，走活化室下部和料封式落料管。活化介質水蒸汽、燃燒氣和煤氣流經活化室上部和壁內氣體道。從活化爐上部排出的部份煤氣返回活化爐中下部活化室作熱源，或從活化爐下部排出的部份煤氣返回活化爐中上部活化室作熱源。從活化爐排出的其余煤氣作為串聯或并聯廢熱鍋爐和干燥裝置的熱源。
12.按權利要求11所述的方法，其特征在于活化介質和煤氣從活化爐下部開始，自下而上流經壁內氣體道和活化室上部，活化產生的煤氣從活化爐上部排出。
13.按權利要求11所述的方法，其特征在于活化介質和煤氣從活化爐上部開始，自上而下流經壁內氣體道和活化室上部，活化產生的煤氣從活化爐下部排出。
14.按權利要求11所述的方法，其特征在于從活化爐排出的部份煤氣由空氣、水蒸汽噴射式燒嘴(7)引入活化爐的活化室上部燃燒。
15.按權利要求11所述的方法，其特征在于從活化爐排出的部份煤氣作廢熱鍋爐熱源，廢熱鍋爐產生的水蒸汽返回活化爐作活化介質。
16.按權利要求11所述的方法，其特征在于從活化爐排出的部份煤氣或流經廢熱鍋爐排出的廢氣作為原料的干燥介質和提升介質。
全文摘要
本發明公開了一種制造活性炭和再生活性炭的設備和方法。這種設備包括改良式多層耙式活化爐。串聯(或并聯)廢熱鍋爐和木屑、濕炭干燥裝置，它可以制造顆粒活性炭和粉狀活性炭，也可以再生廢活性炭。熱能基本上可以自給自足，不需要或需要很少外加燃料，能夠生產得率高、質量優的活性炭。
文檔編號C01B31/10GK1058762SQ90106899
公開日1992年2月19日 申請日期1990年8月10日 優先權日1990年8月10日
發明者項縉農 申請人:項縉農