CN103130222B - 一种兰炭制活性炭的方法及所使用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种兰炭制活性炭的方法及所使用装置，取挥发份大于5%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉（8）进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉（8）排出后经螺旋冷却机（6）冷却处理和皮带输送机（7）的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。本发明充分利用兰炭产品有机质组分和微孔的结构特点，结合国内活化炉的运行控制原理，发明新的工艺控制方法，将耙式炉的活化过程应用到兰炭制活性炭的生产工艺中，大大提高了产品的活化过程控制精度，生产出较高品质的活性炭产品，显著提高了兰炭产品的附加值，拓展了兰炭的应用空间，满足了活性炭的市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭的制备方法及所使用装置，特别是一种兰炭制活性炭的方法及所使用装置。
背景技术
活性炭被广泛应用于生活用水、工业用水和废水的深度净化及气相吸附，如石油化工、电厂、食品饮料、制糖制酒、医药、养鱼等行业水质净化处理，能有效吸附水中的游离氯、酚、硫和其它有机污染物，特别是致突变物（THM）的前驱物质，达到过滤除杂去异味。还可用于车间尾气净化、溶剂过滤、脱色、提纯等，气体脱硫、石油催化重整，气体分离、变压吸附、空气干燥、食品保鲜、防毒面具、解媒载体，有机溶剂回收、贵重金属提炼、化学工业中的催化剂及催化剂载体等功能。
活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。
因为煤基活性炭属于资源耗费型、劳动密集型工业产品，生产过程复杂，生产成本偏高，在国际市场上价格较高。国外活性炭产品用途广，相关产品品种多，在美国等工业发达国家水处理用活性炭、汽车用活性炭、废水净化用活性炭及溶剂收受用活性炭需求增进较快。国内，随着城市规模的扩大，水处理厂不断地被获批建设，这其中较多是过滤型水处理厂，这样，直接地增加了活性炭的应用需求。近几年，随着我国汽车工业的迅猛发展，活性炭的需求量也相应的快速地增加。由于我国活性炭生产企业规模小，生产设备既不先进又很难更新，由此导致煤基活性炭新产品开发困难，产品品种少，不少优质、专用型和技术含量较高的活性炭仍然需要进口。所以，扩大规模、开发高中档产品必将是我国活性炭企业的发展方向。
我国陕北神木、山西大同、宁夏、新疆昌吉等地煤炭资源丰富，且系质量优良的长焰煤煤种，是生产兰炭的优质原料。数年前，随着我国电石产能产量的持续快速增长，新建了一批60万吨/年以上大型兰炭装置。但是近年随着产业结构调整和节能减排目标的实施，大量高耗能、高污染的电石生产企业被关停。这样就出现了兰炭产品生产过剩的现象。另一方面，一批煤炭深加工装置被建成投产，其中副产品兰炭，附加值较低，应用途径较少，销售困难。因此，目前兰炭市场产能过剩，应用途径较少，产品附加值低的现象非常突出。长焰煤煤种，其中的煤质组分在活化过程更易形成大中孔结构；其灰分在活化后，更易形成热稳定性高的活性炭产品。
兰炭为煤炭干馏装置的主产品，因在干馏过程中（300℃～700℃）升温较快，兰炭孔结构形成较差，微孔较小。若兰炭经传统活化工艺处理，活化过程控制不精准，生产出的产品孔结构不均匀，吸附性较差，机械强度较小。目前，兰炭在活性炭制造领域，尚无较成功应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种兰炭制活性炭的方法及所使用装置，充分利用兰炭产品有机质组分和微孔的结构特点，结合国内活化炉的运行控制原理，探索出新的工艺控制方法。本专利以其工艺简单、自动化控制程度高、连续生产的优势，将耙式炉的活化过程应用到兰炭制活性炭的工艺生产中，大大提高了产品的活化过程控制精度，生产出较高品质的活性炭产品，显著提高了兰炭产品的产品附加值。本专利既增加了兰炭的工业应用途径，拓展了兰炭的应用空间，又实现了煤基活性炭的万吨级规模化生产，满足了活性炭的市场需求。
本发明的技术方案：一种兰炭制活性炭的方法，取挥发份大于5%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉排出后经螺旋冷却机冷却处理和皮带输送机的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。利用兰炭产品有机质组分和微孔的结构特点，将耙式炉的活化过程应用到兰炭制活性炭的工艺生产中，大大提高了产品的活化过程控制精度，生产出较高品质的活性炭产品，显著提高了兰炭产品的产品附加值。本专利既增加了兰炭的工业应用途径，拓展了兰炭的应用空间，还实现了煤基活性炭的万吨级规模化生产，满足了活性炭的市场需求。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，兰炭从耙式活化炉顶部靠近活化炉中轴的进料口进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉底部的出料口卸出。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，耙式活化炉共15～20层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，助燃风机将空气鼓入耙式活化炉内四周的燃烧器，天然气管网中的天然气经管道输送给燃烧器，天然气与空气在燃烧器内混合燃烧产生高温烟气，为兰炭的活化过程提供热量。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，通过控制燃烧器产生的高温烟气以控制耙式活化炉内富氧系数及各层温度，使活化预热段温度为600℃～800℃，使初步活化段温度为800℃～900℃，使深度活化段温度为900℃～950℃，使活化冷却段温度为700℃～800℃，富氧系数为1.0～1.1。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，所述耙式活化炉优选为17层，自上而下第一至二层为活化预热段，温度为700℃；第三至四层为初步活化段，温度为850℃；第五至十五层为深度活化段，温度为925℃；第十六至十七层为活化冷却段，温度为750℃。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，二次风机将空气经耙式活化炉四周的空气喷射口喷入耙式活化炉内，为兰炭的活化过程提供活化剂。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，通过调节二次风机经空气喷射口喷入的空气量，控制耙式活化炉各层的二次风量；使深度活化段二次风的给入量为200～250Nm3/h/层，使活化冷却段二次风的给入量为300～400Nm3/h/层。
前述的方法中，过热蒸汽经管道和耙式活化炉四周的蒸汽喷射口喷入耙式活化炉内，为兰炭的活化过程提供活化剂。
前述的方法中，通过调节蒸汽喷射口上的蒸汽阀门，控制耙式活化炉各层的蒸汽量，使初步活化段过热蒸汽的给入量为50～100kg/h/层，使深度活化段过热蒸汽的给入量为120～200kg/h/层。
通过耙式活化炉四周设置的燃烧器生产高温烟气控制耙式活化炉各层温度，以控制活化反应深度；通过二次风机和蒸汽阀门控制耙式活化炉各层的二次风量和蒸汽量，满足兰炭活化过程的反应条件。
前述的方法中，通过压力监测器检测耙式活化炉内气体压力，以控制耙式活化炉内外压差在-100Pa～0Pa。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，活化过程产生的活化尾气经耙式活化炉顶部的尾气出口排出，进入后燃室进行燃烧，燃烧产生的高温烟气进入余热锅炉，余热锅炉产生的过热蒸汽通过蒸汽喷射口返回耙式活化炉，烟气通过抽烟风机进入烟气处理装置处理达标后排放；尾气出口处通过氧含量分析仪检测活化尾气中的氧含量，控制氧含量为零。
以上所述方法，有效地控制了兰炭内部碳的“烧失”过程，促进了微孔尺寸的增加，提高了大中孔隙率，增加了其表面积，增加了活性炭的吸附性。同时，通过活化控制过程，严格控制兰炭在活化炉内的移动速率和温升，改善了兰炭的内部结构，进一步提高了产品的机械强度，提高了扩孔的均匀性，提升了活性炭产品的品质。
前述的这种兰炭制活性炭的方法中，通过中轴冷却风机从中轴底部吹入冷却空气，空气沿中轴内部空心上升，对中轴进行冷却，最后空气从中轴顶部的热空气出口排出，一部分经引风机引至后燃室内作为助燃风，另一部分经烟囱排入大气。
本发明还通过控制耙式活化炉内中轴的旋转速度为0.5～2.0rpm，从而控制兰炭在耙式活化炉内的翻动速度，使得兰炭逐层缓慢移动，以满足兰炭活化过程所需要的时间。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置、螺旋给料机、耙式活化炉、螺旋冷却机、皮带输送机和包装系统，耙式活化炉顶部设有进料口，耙式活化炉底部设有出料口，筛分装置通过螺旋给料机与耙式活化炉顶部的进料口连接，螺旋冷却机与耙式活化炉底部的出料口相连，螺旋冷却机通过皮带输送机与包装系统相连。
前述的这种兰炭制活性炭装置中，所述耙式活化炉包括中轴，中轴上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔。
前述的这种兰炭制活性炭装置，还包括助燃风机和天然气管网，耙式活化炉内除活化预热段外每层均设有2～6个燃烧器，助燃风机和天然气管网均通过管道与耙式活化炉内的每个燃烧器相连。
前述的这种兰炭制活性炭装置，还包括二次风机，耙式活化炉内除活化预热段外每层均设有1～4个空气喷射口，二次风机通过管道与每个空气喷射口分别相连。
前述的装置中，耙式活化炉内除活化预热段外每层均设有2～6个蒸汽喷射口。
前述的装置中，耙式活化炉内除活化预热段外每层均设有1～2个压力监测器。
前述的这种兰炭制活性炭装置，还包括后燃室和余热锅炉，耙式活化炉顶部设有尾气出口，后燃室通过管道与尾气出口相连，尾气出口处的连接管道上设有氧含量分析仪，后燃室通过管道与余热锅炉相连，余热锅炉通过管道与每个蒸汽喷射口分别相连，余热锅炉与每个蒸汽喷射口的连接管道上均设有蒸汽阀门。
前述的这种兰炭制活性炭装置中，所述余热锅炉还连接有锅炉补水装置和烟气处理装置，余热锅炉与烟气处理装置的连接管路上设有抽烟风机。
前述的这种兰炭制活性炭装置中，还设有中轴冷却风机，中轴冷却风机与中轴底部相连，中轴顶部设有热空气出口，热空气出口通过管道分别与烟囱和后燃室相连，热空气出口与后燃室连接管道上设有引风机。
中轴冷却风机供给的冷空气，不仅冷却了中轴，保证其稳定运行，还满足了后燃室对空气的需要，并对中轴释放的热量进行回收利用。
与现有技术相比，由于本发明以生产过剩的兰炭产品为原料，生产高产品附加值的煤基活性炭，既增加兰炭的工业应用途径，拓展兰炭的应用空间，提高产品附加值，简化生产步骤，又实现煤基活性炭的万吨级规模化生产，以满足活性炭的市场需求。通过耙式活化炉四周设置的燃烧器生产高温烟气控制耙式活化炉各层温度，通过二次风机和蒸汽阀门控制耙式活化炉各层的二次风量和蒸汽量，满足兰炭活化过程的反应条件；通过兰炭在耙式活化炉内逐层缓慢移动，满足兰炭活化过程所需要的时间；通过耙式活化炉温度控制活化反应深度；以上方式，有效地控制了兰炭内部碳的“烧失”过程，促进了微孔尺寸的增加，提高了大中孔隙率，增加了其表面积，增加了活性炭的吸附性。同时，通过活化控制过程，严格控制兰炭在活化炉内的移动速率和温升，改善了兰炭的内部结构，进一步提高了产品的机械强度，提高了扩孔的均匀性，提升了活性炭产品的品质。利用活化过程产生的活化尾气在后燃室进行充分燃烧，产生热量，并通过废热锅炉进行余热利用；废热锅炉产生的过热蒸汽，供给耙式活化炉，满足活化过程的蒸汽需要；中轴冷却风机供给的冷空气，不仅冷却了中轴，保证其稳定运行，还满足了后燃室对空气的需要，并对中轴释放的热量进行回收利用。
传统用煤炭制活性炭的工艺为：备煤（破碎、输送、配煤）→制粉→压块→氧化→炭化→活化（活化尾气处理、余热利用）→产品冷却→产品包装。本专利拟用烟煤干馏后的兰炭副产品制活性炭，工艺为：备煤（筛分、输送）→活化（活化尾气处理、余热利用）→产品冷却→产品包装。两者对比如下：
经试验研究，兰炭经传统活化控制过程处理，与经本专利活化控制过程处理后的产品品质对比如下：
从上述两表中足以看出兰炭制活性炭的优越性。
附图说明
图1是本发明的系统图。
附图中的标记为：1-螺旋给料机，2-引风机，3-后燃室，4-抽烟风机，5-余热锅炉，6-螺旋冷却机，7-皮带输送机，8-耙式活化炉，9-中轴冷却风机，10-二次风机，11-助燃风机，12-天然气管网，13-筛分装置，14-锅炉补水装置，15-烟气处理装置，16-包装系统，17-尾气出口，18-热空气出口，19-进料口，20-压力监测器，21-出料口，22-空气喷射口，23-燃烧器，24-蒸汽喷射口，25-蒸汽阀门，26-中轴，27-氧含量分析仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
本发明的实施例1：如图1所示，一种兰炭制活性炭的方法，取挥发份大于5%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉8进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉8排出后经螺旋冷却机6冷却处理和皮带输送机7的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。兰炭从耙式活化炉8顶部靠近活化炉中轴26的进料口19进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉8底部的出料口21卸出。耙式活化炉8共15层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段。耙式活化炉内中轴以0.5rpm旋转。
助燃风机11将空气鼓入耙式活化炉8内四周的燃烧器23，天然气管网12中的天然气经管道输送给燃烧器23，天然气与空气在燃烧器23内混合燃烧产生高温烟气，为兰炭的活化过程提供热量。通过控制燃烧器23产生的高温烟气以控制耙式活化炉8内富氧系数及各层温度，使活化预热段温度为600℃，使初步活化段温度为800℃，使深度活化段温度为900℃，使活化冷却段温度为700℃，富氧系数为1.0。
二次风机10将空气经耙式活化炉8四周的空气喷射口22喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。通过调节二次风机10经空气喷射口22喷入的空气量，控制耙式活化炉8各层的二次风量；使深度活化段二次风的给入量为200Nm3/h/层，使活化冷却段二次风的给入量为300Nm3/h/层。
过热蒸汽经管道和耙式活化炉8四周的蒸汽喷射口24喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。通过调节蒸汽喷射口24上的蒸汽阀门25，控制耙式活化炉8各层的蒸汽量，使初步活化段过热蒸汽的给入量为50kg/h/层，使深度活化段过热蒸汽的给入量为120kg/h/层。
通过压力监测器20检测耙式活化炉8内气体压力，以控制耙式活化炉8内外压差在-100Pa。
活化过程产生的活化尾气经耙式活化炉8顶部的尾气出口17排出，进入后燃室3进行燃烧，燃烧产生的高温烟气进入余热锅炉5，余热锅炉5产生的过热蒸汽通过蒸汽喷射口24返回耙式活化炉8，烟气通过抽烟风机4进入烟气处理装置15处理达标后排放；尾气出口17处通过氧含量分析仪27检测活化尾气中的氧含量，控制氧含量为零。通过中轴冷却风机9从中轴26底部吹入冷却空气，空气沿中轴26内部空心上升，对中轴26进行冷却，最后空气从中轴26顶部的热空气出口18排出，一部分经引风机2引至后燃室3内作为助燃风，另一部分经烟囱排入大气。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置13、螺旋给料机1、耙式活化炉8、螺旋冷却机6、皮带输送机7和包装系统16，耙式活化炉8顶部设有进料口19，耙式活化炉8底部设有出料口21，筛分装置13通过螺旋给料机1与耙式活化炉8顶部的进料口19连接，螺旋冷却机6与耙式活化炉8底部的出料口21相连，螺旋冷却机6通过皮带输送机7与包装系统16相连。
所述耙式活化炉8包括中轴26，中轴26上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔。
装置还包括助燃风机11和天然气管网12，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2～6个燃烧器23，助燃风机11和天然气管网12均通过管道与耙式活化炉8内的每个燃烧器23相连。装置还包括二次风机10，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有1个空气喷射口22，二次风机10通过管道与每个空气喷射口22分别相连。
耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2个蒸汽喷射口24；耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有1个压力监测器20。
装置还包括后燃室3和余热锅炉5，耙式活化炉8顶部设有尾气出口17，后燃室3通过管道与尾气出口17相连，尾气出口17处的连接管道上设有氧含量分析仪27，后燃室3通过管道与余热锅炉5相连，余热锅炉5通过管道与每个蒸汽喷射口24分别相连，余热锅炉5与每个蒸汽喷射口24的连接管道上均设有蒸汽阀门25。
所述余热锅炉5还连接有锅炉补水装置14和烟气处理装置15，余热锅炉5与烟气处理装置15的连接管路上设有抽烟风机4。
还设有中轴冷却风机9，中轴冷却风机9与中轴26底部相连，中轴26顶部设有热空气出口18，热空气出口18通过管道分别与烟囱和后燃室3相连，热空气出口18与后燃室3连接管道上设有引风机2。
本发明的实施例2：如图1所示，一种兰炭制活性炭的方法，取挥发份大于10%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉8进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉8排出后经螺旋冷却机6冷却处理和皮带输送机7的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。兰炭从耙式活化炉8顶部靠近活化炉中轴26的进料口19进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉8底部的出料口21卸出。
耙式活化炉8共17层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段。耙式活化炉内中轴以1.5rpm旋转。
助燃风机11将空气鼓入耙式活化炉8内四周的燃烧器23，天然气管网12中的天然气经管道输送给燃烧器23，天然气与空气在燃烧器23内混合燃烧产生高温烟气，为兰炭的活化过程提供热量。通过控制燃烧器23产生的高温烟气以控制耙式活化炉8内富氧系数及各层温度，使活化预热段温度为700℃，使初步活化段温度为850℃，使深度活化段温度为925℃，使活化冷却段温度为750℃，富氧系数为1.05。
二次风机10将空气经耙式活化炉8四周的空气喷射口22喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。
通过调节二次风机10经空气喷射口22喷入的空气量，控制耙式活化炉8各层的二次风量；使深度活化段二次风的给入量为225Nm3/h/层，使活化冷却段二次风的给入量为350Nm3/h/层。
过热蒸汽经管道和耙式活化炉8四周的蒸汽喷射口24喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。
通过调节蒸汽喷射口24上的蒸汽阀门25，控制耙式活化炉8各层的蒸汽量，使初步活化段过热蒸汽的给入量为75kg/h/层，使深度活化段过热蒸汽的给入量为160kg/h/层。
通过压力监测器20检测耙式活化炉8内气体压力，以控制耙式活化炉8内外压差在-50Pa。
活化过程产生的活化尾气经耙式活化炉8顶部的尾气出口17排出，进入后燃室3进行燃烧，燃烧产生的高温烟气进入余热锅炉5，余热锅炉5产生的过热蒸汽通过蒸汽喷射口24返回耙式活化炉8，烟气通过抽烟风机4进入烟气处理装置15处理达标后排放；尾气出口17处通过氧含量分析仪27检测活化尾气中的氧含量，控制氧含量为零。
通过中轴冷却风机9从中轴26底部吹入冷却空气，空气沿中轴26内部空心上升，对中轴26进行冷却，最后空气从中轴26顶部的热空气出口18排出，一部分经引风机2引至后燃室3内作为助燃风，另一部分经烟囱排入大气。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置13、螺旋给料机1、耙式活化炉8、螺旋冷却机6、皮带输送机7和包装系统16，耙式活化炉8顶部设有进料口19，耙式活化炉8底部设有出料口21，筛分装置13通过螺旋给料机1与耙式活化炉8顶部的进料口19连接，螺旋冷却机6与耙式活化炉8底部的出料口21相连，螺旋冷却机6通过皮带输送机7与包装系统16相连。
所述耙式活化炉8包括中轴26，中轴26上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔。
装置还包括助燃风机11和天然气管网12，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2～6个燃烧器23，助燃风机11和天然气管网12均通过管道与耙式活化炉8内的每个燃烧器23相连。
装置还包括二次风机10，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2个空气喷射口22，二次风机10通过管道与每个空气喷射口22分别相连；耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有4个蒸汽喷射口24；耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有1个压力监测器20。
装置还包括后燃室3和余热锅炉5，耙式活化炉8顶部设有尾气出口17，后燃室3通过管道与尾气出口17相连，尾气出口17处的连接管道上设有氧含量分析仪27，后燃室3通过管道与余热锅炉5相连，余热锅炉5通过管道与每个蒸汽喷射口24分别相连，余热锅炉5与每个蒸汽喷射口24的连接管道上均设有蒸汽阀门25。
所述余热锅炉5还连接有锅炉补水装置14和烟气处理装置15，余热锅炉5与烟气处理装置15的连接管路上设有抽烟风机4。
还设有中轴冷却风机9，中轴冷却风机9与中轴26底部相连，中轴26顶部设有热空气出口18，热空气出口18通过管道分别与烟囱和后燃室3相连，热空气出口18与后燃室3连接管道上设有引风机2。
本发明的实施例3：如图1所示，取挥发份大于10%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉8进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉8排出后经螺旋冷却机6冷却处理和皮带输送机7的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。兰炭从耙式活化炉8顶部靠近活化炉中轴26的进料口19进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉8底部的出料口21卸出。耙式活化炉8共20层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段。耙式活化炉内中轴以2.0rpm旋转。
助燃风机11将空气鼓入耙式活化炉8内四周的燃烧器23，天然气管网12中的天然气经管道输送给燃烧器23，天然气与空气在燃烧器23内混合燃烧产生高温烟气，为兰炭的活化过程提供热量。通过控制燃烧器23产生的高温烟气以控制耙式活化炉8内富氧系数及各层温度，使活化预热段温度为800℃，使初步活化段温度为900℃，使深度活化段温度为950℃，使活化冷却段温度为800℃，富氧系数为1.1。
二次风机10将空气经耙式活化炉8四周的空气喷射口22喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。通过调节二次风机10经空气喷射口22喷入的空气量，控制耙式活化炉8各层的二次风量；使深度活化段二次风的给入量为250Nm3/h/层，使活化冷却段二次风的给入量为400Nm3/h/层。
过热蒸汽经管道和耙式活化炉8四周的蒸汽喷射口24喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。通过调节蒸汽喷射口24上的蒸汽阀门25，控制耙式活化炉8各层的蒸汽量，使初步活化段过热蒸汽的给入量为100kg/h/层，使深度活化段过热蒸汽的给入量为200kg/h/层。
通过压力监测器20检测耙式活化炉8内气体压力，以控制耙式活化炉8内外压差在0Pa。
活化过程产生的活化尾气经耙式活化炉8顶部的尾气出口17排出，进入后燃室3进行燃烧，燃烧产生的高温烟气进入余热锅炉5，余热锅炉5产生的过热蒸汽通过蒸汽喷射口24返回耙式活化炉8，烟气通过抽烟风机4进入烟气处理装置15处理达标后排放；尾气出口17处通过氧含量分析仪27检测活化尾气中的氧含量，控制氧含量为零。
通过中轴冷却风机9从中轴26底部吹入冷却空气，空气沿中轴26内部空心上升，对中轴26进行冷却，最后空气从中轴26顶部的热空气出口18排出，一部分经引风机2引至后燃室3内作为助燃风，另一部分经烟囱排入大气。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置13、螺旋给料机1、耙式活化炉8、螺旋冷却机6、皮带输送机7和包装系统16，耙式活化炉8顶部设有进料口19，耙式活化炉8底部设有出料口21，筛分装置13通过螺旋给料机1与耙式活化炉8顶部的进料口19连接，螺旋冷却机6与耙式活化炉8底部的出料口21相连，螺旋冷却机6通过皮带输送机7与包装系统16相连。所述耙式活化炉8包括中轴26，中轴26上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔。
装置还包括助燃风机11和天然气管网12，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2～6个燃烧器23，助燃风机11和天然气管网12均通过管道与耙式活化炉8内的每个燃烧器23相连。
装置还包括二次风机10，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有4个空气喷射口22，二次风机10通过管道与每个空气喷射口22分别相连。
耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有6个蒸汽喷射口24；耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2个压力监测器20。
装置还包括后燃室3和余热锅炉5，耙式活化炉8顶部设有尾气出口17，后燃室3通过管道与尾气出口17相连，尾气出口17处的连接管道上设有氧含量分析仪27，后燃室3通过管道与余热锅炉5相连，余热锅炉5通过管道与每个蒸汽喷射口24分别相连，余热锅炉5与每个蒸汽喷射口24的连接管道上均设有蒸汽阀门25。
所述余热锅炉5还连接有锅炉补水装置14和烟气处理装置15，余热锅炉5与烟气处理装置15的连接管路上设有抽烟风机4。
还设有中轴冷却风机9，中轴冷却风机9与中轴26底部相连，中轴26顶部设有热空气出口18，热空气出口18通过管道分别与烟囱和后燃室3相连，热空气出口18与后燃室3连接管道上设有引风机2。
本发明的实施例4：如图1所示，取挥发份大于10%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉8进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉8排出后经螺旋冷却机6冷却处理和皮带输送机7的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。兰炭从耙式活化炉8顶部靠近活化炉中轴26的进料口19进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉8底部的出料口21卸出。
耙式活化炉8共17层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段。耙式活化炉内中轴以1.5rpm旋转。
助燃风机11将空气鼓入耙式活化炉8内四周的燃烧器23，天然气管网12中的天然气经管道输送给燃烧器23，天然气与空气在燃烧器23内混合燃烧产生高温烟气，为兰炭的活化过程提供热量。通过控制燃烧器23产生的高温烟气以控制耙式活化炉8内富氧系数及各层温度，使活化预热段温度为700℃，使初步活化段温度为850℃，使深度活化段温度为925℃，使活化冷却段温度为750℃，富氧系数为1.05。
二次风机10将空气经耙式活化炉8四周的空气喷射口22喷入耙式活化炉8内，为兰炭的活化过程提供活化剂。通过调节二次风机10经空气喷射口22喷入的空气量，控制耙式活化炉8各层的二次风量；使深度活化段二次风的给入量为225Nm3/h/层，使活化冷却段二次风的给入量为350Nm3/h/层。
通过压力监测器20检测耙式活化炉8内气体压力，以控制耙式活化炉8内外压差在-50Pa。
通过中轴冷却风机9从中轴26底部吹入冷却空气，空气沿中轴26内部空心上升，对中轴26进行冷却，最后空气从中轴26顶部的热空气出口18排出，经烟囱排入大气。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置13、螺旋给料机1、耙式活化炉8、螺旋冷却机6、皮带输送机7和包装系统16，耙式活化炉8顶部设有进料口19，耙式活化炉8底部设有出料口21，筛分装置13通过螺旋给料机1与耙式活化炉8顶部的进料口19连接，螺旋冷却机6与耙式活化炉8底部的出料口21相连，螺旋冷却机6通过皮带输送机7与包装系统16相连。
所述耙式活化炉8包括中轴26，中轴26上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔。
装置还包括助燃风机11和天然气管网12，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2～6个燃烧器23，助燃风机11和天然气管网12均通过管道与耙式活化炉8内的每个燃烧器23相连。
装置还包括二次风机10，耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有2个空气喷射口22，二次风机10通过管道与每个空气喷射口22分别相连；耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有4个蒸汽喷射口24；耙式活化炉8内除活化预热段外每层均设有1个压力监测器20。
还设有中轴冷却风机9，中轴冷却风机9与中轴26底部相连，中轴26顶部设有热空气出口18，热空气出口18通过管道与烟囱相连。
本发明的实施例5：如图1所示，取挥发份大于10%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉8进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉8排出后经螺旋冷却机6冷却处理和皮带输送机7的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。兰炭从耙式活化炉8顶部靠近活化炉中轴26的进料口19进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉8底部的出料口21卸出。
耙式活化炉8共17层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段。耙式活化炉内中轴以1.5rpm旋转。
活化过程产生的活化尾气经耙式活化炉8顶部的尾气出口17排出。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置13、螺旋给料机1、耙式活化炉8、螺旋冷却机6、皮带输送机7和包装系统16，耙式活化炉8顶部设有进料口19，耙式活化炉8底部设有出料口21，筛分装置13通过螺旋给料机1与耙式活化炉8顶部的进料口19连接，螺旋冷却机6与耙式活化炉8底部的出料口21相连，螺旋冷却机6通过皮带输送机7与包装系统16相连。
所述耙式活化炉8包括中轴26，中轴26上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔。耙式活化炉8顶部设有尾气出口17。
本发明的实施例6：如图1所示，一种兰炭制活性炭的方法，取挥发份大于10%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉8进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉8排出后经螺旋冷却机6冷却处理和皮带输送机7的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装。
实现前述方法所使用的兰炭制活性炭装置，包括筛分装置13、螺旋给料机1、耙式活化炉8、螺旋冷却机6、皮带输送机7和包装系统16，耙式活化炉8顶部设有进料口19，耙式活化炉8底部设有出料口21，筛分装置13通过螺旋给料机1与耙式活化炉8顶部的进料口19连接，螺旋冷却机6与耙式活化炉8底部的出料口21相连，螺旋冷却机6通过皮带输送机7与包装系统16相连。
Claims (17)
1.一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：取挥发份大于5%、热稳定性大于70%的兰炭，筛分后将粒度为5mm～20mm的兰炭送入耙式活化炉（8）进行活化处理，生成活性炭，活性炭从耙式活化炉（8）排出后经螺旋冷却机（6）冷却处理和皮带输送机（7）的输送，最后进入活性炭包装工段，进行筛选包装；控制耙式活化炉（8）内中轴的旋转速度为0.5～2.0rpm，耙式活化炉（8）共15～20层，自上而下第一至二层为活化预热段，第三至四层为初步活化段，倒数第一至二层为活化冷却段，其余为深度活化段，助燃风机（11）将空气鼓入耙式活化炉（8）内四周的燃烧器（23），天然气管网（12）中的天然气经管道输送给燃烧器（23），天然气与空气在燃烧器（23）内混合燃烧产生高温烟气，为兰炭的活化过程提供热量，通过控制燃烧器（23）产生的高温烟气以控制耙式活化炉（8）内富氧系数及各层温度，使活化预热段温度为600℃～800℃，使初步活化段温度为800℃～900℃，使深度活化段温度为900℃～950℃，使活化冷却段温度为700℃～800℃，富氧系数为1.0～1.1。
2.根据权利要求1所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：兰炭从耙式活化炉（8）顶部靠近活化炉中轴（26）的进料口（19）进料，落入第一层炉床，第一层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由内向外翻动，即外耙，然后由炉床外侧的落料孔落入第二层炉床，第二层炉床上的兰炭料在耙齿的翻动下由外向内翻动，即内耙，然后由炉床中央的落料孔落入下一层炉床，外耙，再由炉床外侧的落料孔落入下一层炉床，内耙；依次类推，直到落入底层炉床，最后经耙式活化炉（8）底部的出料口（21）卸出。
3.根据权利要求1所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：所述耙式活化炉（8）共有17层，自上而下第一至二层为活化预热段，温度为700℃；第三至四层为初步活化段，温度为850℃；第五至十五层为深度活化段，温度为925℃；第十六至十七层为活化冷却段，温度为750℃。
4.根据权利要求1所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：二次风机（10）将空气经耙式活化炉（8）四周的空气喷射口（22）喷入耙式活化炉（8）内，为兰炭的活化过程提供活化剂。
5.根据权利要求4所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：通过调节二次风机（10）经空气喷射口（22）喷入的空气量，控制耙式活化炉（8）各层的二次风量；使深度活化段二次风的给入量为200～250Nm3/h/层，使活化冷却段二次风的给入量为300～400Nm3/h/层。
6.根据权利要求1或4所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：过热蒸汽经管道和耙式活化炉（8）四周的蒸汽喷射口（24）喷入耙式活化炉（8）内，为兰炭的活化过程提供活化剂。
7.根据权利要求6所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：通过调节蒸汽喷射口（24）上的蒸汽阀门（25），控制耙式活化炉（8）各层的蒸汽量，使初步活化段过热蒸汽的给入量为50～100kg/h/层，使深度活化段过热蒸汽的给入量为120～200kg/h/层。
8.根据权利要求6所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：通过压力监测器（20）检测耙式活化炉（8）内气体压力，以控制耙式活化炉（8）内外压差在-100Pa～0Pa。
9.根据权利要求7所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：活化过程产生的活化尾气经耙式活化炉（8）顶部的尾气出口（17）排出，进入后燃室（3）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气进入余热锅炉（5），余热锅炉（5）产生的过热蒸汽通过蒸汽喷射口（24）返回耙式活化炉（8），烟气通过抽烟风机（4）进入烟气处理装置（15）处理达标后排放；尾气出口（17）处通过氧含量分析仪（27）检测活化尾气中的氧含量，控制氧含量为零。
10.根据权利要求7所述的一种兰炭制活性炭的方法，其特征在于：通过中轴冷却风机（9）从中轴（26）底部吹入冷却空气，空气沿中轴（26）内部空心上升，对中轴（26）进行冷却，最后空气从中轴（26）顶部的热空气出口（18）排出，一部分经引风机（2）引至后燃室（3）内作为助燃风，另一部分经烟囱排入大气。
11.一种实现权利要求1～10任意一项所述方法所使用的兰炭制活性炭装置，其特征在于：包括筛分装置（13）、螺旋给料机（1）、耙式活化炉（8）、螺旋冷却机（6）、皮带输送机（7）和包装系统（16），耙式活化炉（8）顶部设有进料口（19），耙式活化炉（8）底部设有出料口（21），筛分装置（13）通过螺旋给料机（1）与耙式活化炉（8）顶部的进料口（19）连接，螺旋冷却机（6）与耙式活化炉（8）底部的出料口（21）相连，螺旋冷却机（6）通过皮带输送机（7）与包装系统（16）相连，所述耙式活化炉（8）包括中轴（26），中轴（26）上设有耙齿，自上而下奇数层炉床的外侧设有落料孔，偶数层炉床的中央设有落料孔，还包括助燃风机（11）和天然气管网（12），耙式活化炉（8）内除活化预热段外每层均设有2～6个燃烧器（23），助燃风机（11）和天然气管网（12）均通过管道与耙式活化炉（8）内的每个燃烧器（23）相连。
12.根据权利要求11所述的一种兰炭制活性炭装置，其特征在于：该装置还包括二次风机（10），耙式活化炉（8）内除活化预热段外每层均设有1～4个空气喷射口（22），二次风机（10）通过管道与每个空气喷射口（22）分别相连。
13.根据权利要求11所述的一种兰炭制活性炭装置，其特征在于：耙式活化炉（8）内除活化预热段外每层均设有2～6个蒸汽喷射口（24）。
14.根据权利要求11～13任意一项所述的一种兰炭制活性炭装置，其特征在于：耙式活化炉（8）内除活化预热段外每层均设有1～2个压力监测器（20）。
15.根据权利要求13所述的一种兰炭制活性炭装置，其特征在于：该装置还包括后燃室（3）和余热锅炉（5），耙式活化炉（8）顶部设有尾气出口（17），后燃室（3）通过管道与尾气出口（17）相连，尾气出口（17）处的连接管道上设有氧含量分析仪（27），后燃室（3）通过管道与余热锅炉（5）相连，余热锅炉（5）通过管道与每个蒸汽喷射口（24）分别相连，余热锅炉（5）与每个蒸汽喷射口（24）的连接管道上均设有蒸汽阀门（25）。
16.根据权利要求15所述的一种兰炭制活性炭装置，其特征在于：所述余热锅炉（5）还连接有锅炉补水装置（14）和烟气处理装置（15），余热锅炉（5）与烟气处理装置（15）的连接管路上设有抽烟风机（4）。
17.根据权利要求15所述的一种兰炭制活性炭装置，其特征在于：还设有中轴冷却风机（9），中轴冷却风机（9）与中轴（26）底部相连，中轴（26）顶部设有热空气出口（18），热空气出口（18）通过管道分别与烟囱和后燃室（3）相连，热空气出口（18）与后燃室（3）连接管道上设有引风机（2）。
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