專利名稱：一種活性焦生產(chǎn)炭化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種活性焦生產(chǎn)炭化爐技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，屬于潔凈煤生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域。
技術(shù)背景[0002]日本于20世紀60年代中期開始了活性碳煙氣脫硫研究。20世紀70年代中期， 德國魯奇公司和日本的日立公司，先后開發(fā)出可以脫除的活性炭，并用于煙氣脫硫。日本三菱公司開發(fā)了流化床活性炭煙氣聯(lián)合脫硫脫氮工藝，SO2的脫除率達到90%以上，NOx 脫除率達到80%以上。由于用于脫硫的活性炭造價高和脫硫的工藝流程復(fù)雜，使這項技術(shù)的推廣受到限制。但與其他煙氣脫硫工藝相比，活性炭吸附法煙氣脫硫是唯一一種能脫除煙氣中多種雜質(zhì)的方法，其中包括SO2、氮氧化物、煙塵粒子、汞、二噁英、呋喃、重金屬、揮發(fā)性有機物及其他微量元素。隨著人們對環(huán)境保護的重視，活性炭脫硫脫氮研究又受到了關(guān)注。[0003]活性炭的生產(chǎn)，由于其原料來源，特別是工藝條件要求較高，因此，活性炭的價格較貴，此外干式吸附法活性炭的機械強度較低，在再生過程中易粉碎。為了克服活性炭機械強度低、易粉碎的缺點，德國BF公司最早開始了活性焦的開發(fā)研究，并于1980年用長焰煤或氣煤開發(fā)出了煙氣脫硫用活性焦，日本在1995年發(fā)表了煙氣同時脫硫脫銷用活性焦的制造方法專利?，F(xiàn)在德國(BF)和日本住友重工分別開發(fā)出兩種使用活性焦的煙道氣干法脫硫工藝，是采用移動床吸附-加熱再生法，該工藝運行可靠性及適用性高，可同時脫氮、 除塵、脫除鹵化物、重金屬、飄塵等污染物，無水消耗，能耗低，副產(chǎn)品為易于儲存、運輸、市場較好的硫磺，已發(fā)展為成熟工藝。德國開發(fā)的Lurgi法活性焦脫硫?qū)儆谒丛偕に?，需用大量水，得到的硫酸濃度低，脫硫效率也低，只適用于處理量小、二氧化硫濃度較低情況下的煙氣脫硫。美國開發(fā)的Westvac法工藝比較特殊，是在65 149°C的情況下，活性炭在多段流化床內(nèi)脫除煙氣中的S02，然后在149°C時用H2S直接與活性碳微孔內(nèi)的硫酸反應(yīng)再生。該方法只適用于小規(guī)模、低濃度SO2煙氣處理。[0004]目前，國外只有德國(BF)公司和日本三井礦業(yè)(MMC)生產(chǎn)活性焦，價格昂貴，每噸為800 1000美元。因此，雖然活性焦脫硫技術(shù)已成為比較成熟的工業(yè)技術(shù)，但由于活性焦比較昂貴，限制了活性焦脫硫工藝在我國的推廣應(yīng)用。近年來國內(nèi)的許多專家學(xué)者致力于此方面的研究，并取得了一定的成果，如清華大學(xué)熱能工程研究所與中科院山西煤炭化學(xué)研究所的張守玉、王洋等聯(lián)合，分別用大同煤和彬縣煤進行了活性焦的研制。[0005]活性焦除了可以用于煙氣脫硫脫氮外，還可以用于廢水的處理?；钚蕴嘉椒ㄌ幚韽U水是廢水深度處理的常用方法，已成為一種不可缺少的工藝技術(shù)，活性焦代替活性炭處理廢水，不但在技術(shù)上可行，而且在經(jīng)濟上與活性炭吸附法相比具有很大的優(yōu)勢。[0006]活性焦的制備分成以下幾個步驟首先將預(yù)處理后的褐煤或長焰煤干餾，制成半焦，然后利用半焦、焦煤和黏結(jié)劑(煤焦油)混合成型，并經(jīng)過炭化、活化制成活性焦。活性焦的脫硫脫氮性能是由其孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)決定的，而活性焦的表面化學(xué)性質(zhì)則由原料煤種類及制備工藝條件決定。干餾和活化兩個制備工藝過程是決定活性焦的孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的最重要的過程，因此干餾和活化是活性焦制備過程中兩個非常重要的環(huán)節(jié)，決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。[0007]干餾在惰性氣氛中進行，原料經(jīng)過熱解放出揮發(fā)分而變成干餾產(chǎn)物，此干餾產(chǎn)物的比表面積只有每克幾十平方米左右，而具有發(fā)達的孔隙、巨大的比表面積、高吸附能力的活性焦是通過將該干餾產(chǎn)物用水蒸氣、二氧化碳等在700 110(TC下與碳反應(yīng)的條件下， 進一步活化而制成的。[0008]目前采用的干餾設(shè)備和活化設(shè)備大多沿用活性炭生產(chǎn)設(shè)備，即原煤炭化采用直立爐、回轉(zhuǎn)爐，活化大多采用斯列普爐(或稱鞍式爐)、耙式爐、流化床爐等，如申請?zhí)枮?200710118873. χ和申請?zhí)枮?00910076042. 2的中國專利。炭化和活化分步進行，造成工藝復(fù)雜，能耗較高，投資較大。實用新型內(nèi)容[0009]基于上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種活性焦生產(chǎn)炭化爐。[0010]其技術(shù)解決方案是[0011]一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，包括爐體，爐體為直立方形，爐體中心為炭化室，炭化室從上至下依次包括氧化段、炭化段、活化段與冷卻段，在氧化段左側(cè)設(shè)置有氣體分布室，在氧化段右側(cè)設(shè)置有氣體集散室，將氣體分布室、氣體集散室分別與炭化室相連的隔墻設(shè)置為多孔墻，在炭化段兩側(cè)設(shè)置有燃燒室，在炭化室與燃燒室之間的隔墻上部開設(shè)有斜孔，活化段為炭化段的下部高溫區(qū)，在冷卻段的底部兩側(cè)設(shè)置有水平蒸汽道，在蒸汽道與炭化室之間的隔墻上開設(shè)有蒸汽分布孔。[0012]在氧化段與炭化段之間設(shè)置一段無孔墻。[0013]在炭化室對應(yīng)炭化段的內(nèi)壁上間隔設(shè)置有導(dǎo)流凸緣。[0014]在燃燒室下部設(shè)置水平煙氣集中火道，水平煙氣集中火道與爐外總煙道相連，在總煙道中設(shè)置空氣間接預(yù)熱管和配風孔。[0015]在炭化室的頂部設(shè)置有進料閥，在炭化室的底部設(shè)置有導(dǎo)焦槽，在導(dǎo)焦槽中設(shè)置有兩級鑄鐵導(dǎo)焦閥，在導(dǎo)焦槽出口設(shè)置水密封閥或?qū)?dǎo)焦槽直接伸入水池，活性焦導(dǎo)入水池中冷卻后由刮板輸送機導(dǎo)出。[0016]本實用新型的有益技術(shù)效果是[0017]本實用新型將預(yù)處理爐、炭化爐和活化爐合并為一座爐，對成型煤分段處理，實現(xiàn)預(yù)氧化、炭化、活化和冷卻，而且蒸汽活化和冷卻效率高，活性焦成型度好，無變形無粘結(jié)， 炭化均勻，強度高，質(zhì)量好，可以作為目前電廠干法脫硫或污水處理活性焦的生產(chǎn)爐。


[0018]
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步說明[0019]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖中，1-原料斗；2-進料閥；3-炭化室；301-氧化段；302-炭化段；303-活化段； 304-冷卻段；4-集散室；5-氧化氣出口 ；6-燃燒室；7-空氣道；8-調(diào)火孔；9-煙氣水平道； 10-水平蒸汽道；11-導(dǎo)焦輪；12-冷卻水出口 ；13-冷水夾套；14-導(dǎo)焦槽；15-冷卻水進口 ； 16-氧化氣進口 ；17-斜孔；18-蒸汽分布孔；19-蒸汽導(dǎo)出口 ；20-第一出焦閥；21-第二出焦閥。
具體實施方式
[0021]結(jié)合附圖，一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，包括爐體，爐體為直立方形，爐體中心為炭化室3，炭化室3的上方設(shè)置有原料斗1，在原料斗1與炭化室3之間設(shè)置有進料閥2。炭化室 3從上至下依次包括氧化段301、炭化段302、活化段303與冷卻段304。[0022]在氧化段左側(cè)設(shè)置有氧化性氣體分布室，在氧化段右側(cè)設(shè)置有氣體集散室4，二者與炭化室3相連的隔墻為多孔墻，含氧煙氣由爐外引入分布室，通過多孔墻水平流過炭化室，與型煤錯流接觸完成氧化，然后穿過另一側(cè)多孔墻進入氣體集散室4排入煙 。該過程的氧化溫度為200°C 300°C，主要是對型球進行預(yù)處理，使型球表面氧化硬化，在爐中下行溫度升高時避免變型、粘結(jié)，甚至捧料。[0023]在炭化段兩側(cè)設(shè)置有燃燒室6，在炭化室與燃燒室之間的隔墻上部開設(shè)有斜孔 17，型煤炭化產(chǎn)生的煤氣或外供煤氣和經(jīng)煙道氣預(yù)熱的空氣在燃燒室6混合燃燒，燃燒熱通過隔墻和其上斜孔17傳遞至炭化室，加熱使型煤炭化。斜孔17與水平方向成一定夾角， 即利于氣體導(dǎo)出炭化室，又不使活性焦竄入燃燒室。在炭化室對應(yīng)炭化段的爐墻內(nèi)壁上間隔設(shè)置有導(dǎo)流凸緣，使型煤在下行過程中得到混勻。進一步的，為避免氧化段與炭化段之間氣體互竄，在兩段之間設(shè)置一段無孔墻通過料封來達到氣體不互竄。在燃燒室6的下部設(shè)置水平煙氣集中火道，水平煙氣集中火道與爐外總煙道相連，在總煙道中設(shè)置空氣間接預(yù)熱管和配風孔，經(jīng)配風調(diào)溫含氧量一定的煙氣由引風機送入預(yù)熱氧化段。經(jīng)預(yù)熱的空氣由鼓風機送至炭化室兩側(cè)燃燒室或煤氣噴嘴。在燃燒室立火道頂部設(shè)外供煤氣噴嘴，以備自產(chǎn)煤氣不夠時由外部補加熱量。[0024]活化段實際為炭化段的下部高溫區(qū)，不能與炭化段截然分開，冷卻段上升的蒸汽在此段與紅熱的炭化料進行反應(yīng)，實現(xiàn)活化，溫度為800°C 950°C。[0025]在冷卻段的底部兩側(cè)設(shè)置有水平蒸汽道10，在蒸汽道10與炭化室之間的隔墻上開設(shè)有蒸汽分布孔18，用于外供蒸汽活化活性焦，同時實現(xiàn)活性焦的冷卻。蒸汽道也可兼作外供冷煤氣道，當有外供煤氣時，冷煤氣由冷卻段底部水平蒸汽道供入炭化室與紅焦換熱， 同時冷卻紅焦，加熱的煤氣上升至炭化段，由斜孔導(dǎo)入燃燒室與空氣混合燃燒。[0026]在炭化室的底部設(shè)置有導(dǎo)焦槽14，導(dǎo)焦槽14連接有冷水夾套13，在導(dǎo)焦槽14中設(shè)置有第一出焦閥20與第二出焦閥21，用于控制活性焦出料速度。在導(dǎo)焦槽14的出口設(shè)置水密封閥，避免空氣竄入炭化室化焦或?qū)?dǎo)焦槽直接伸入水池，活性焦導(dǎo)入水池中冷卻后由刮板輸送機導(dǎo)出。冷卻過程中產(chǎn)生的蒸汽通過導(dǎo)管引入冷卻段水平蒸汽道進而導(dǎo)入炭化室活化和冷卻紅焦。[0027]上述炭化室尺寸為高14米，寬0. 4米，長4米，其中氧化段高2米，炭化段高8米 (包括活化段)，氧化段與炭化段的料封高1米，冷卻段高3米，導(dǎo)焦槽高1. 5米。炭化室與燃燒室均采用耐火粘土磚砌筑，其中炭化室與燃燒室隔墻耐火磚采用帶溝槽的異形磚砌筑，保證氣密性和強度。炭化室內(nèi)墻間隔一定距離采用帶凸緣的耐火磚砌筑，保證活性焦炭化均勻。炭化爐外墻采用紅磚砌筑并設(shè)有護爐鐵件。導(dǎo)焦槽采用鑄鐵材料制成，并設(shè)有冷卻水夾套和兩極密封閥，導(dǎo)焦槽所產(chǎn)生蒸汽由導(dǎo)管導(dǎo)至冷卻段水平蒸汽道，進入炭化室作為活化氣。出料采用料車間斷出料。采用壓塊型煤經(jīng)該爐炭化、活化制成的活性焦成型度好，不粘連不變形，強度好，比表面積500m2/g，完全滿足煙氣脫硫要求。[0028] 需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員所作出的任何等同替代方式，或明顯變型方式，均應(yīng)在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，包括爐體，其特征在于爐體為直立方形，爐體中心為炭化室，炭化室從上至下依次包括氧化段、炭化段、活化段與冷卻段，在氧化段左側(cè)設(shè)置有氣體分布室，在氧化段右側(cè)設(shè)置有氣體集散室，將氣體分布室、氣體集散室分別與炭化室相連的隔墻設(shè)置為多孔墻，在炭化段兩側(cè)設(shè)置有燃燒室，在炭化室與燃燒室之間的隔墻上部開設(shè)有斜孔，活化段為炭化段的下部高溫區(qū)，在冷卻段的底部兩側(cè)設(shè)置有水平蒸汽道，在蒸汽道與炭化室之間的隔墻上開設(shè)有蒸汽分布孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，其特征在于在氧化段與炭化段之間設(shè)置一段無孔墻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，其特征在于在炭化室對應(yīng)炭化段的內(nèi)壁上間隔設(shè)置有導(dǎo)流凸緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，其特征在于在燃燒室下部設(shè)置水平煙氣集中火道，水平煙氣集中火道與爐外總煙道相連，在總煙道中設(shè)置空氣間接預(yù)熱管和配風孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，其特征在于在炭化室的頂部設(shè)置有進料閥，在炭化室的底部設(shè)置有導(dǎo)焦槽，在導(dǎo)焦槽中設(shè)置有兩級鑄鐵導(dǎo)焦閥，在導(dǎo)焦槽出口設(shè)置水密封閥或?qū)?dǎo)焦槽直接伸入水池，活性焦導(dǎo)入水池中冷卻后由刮板輸送機導(dǎo)出。
專利摘要本實用新型公開了一種活性焦生產(chǎn)炭化爐，包括爐體，爐體為直立方形，爐體中心為炭化室，炭化室從上至下依次包括氧化段、炭化段、活化段與冷卻段，在氧化段左側(cè)設(shè)置有氣體分布室，在氧化段右側(cè)設(shè)置有氣體集散室，將氣體分布室、氣體集散室分別與炭化室相連的隔墻設(shè)置為多孔墻，在炭化段兩側(cè)設(shè)置有燃燒室，在炭化室與燃燒室之間的隔墻上部開設(shè)有斜孔，活化段為炭化段的下部高溫區(qū)，在冷卻段的底部兩側(cè)設(shè)置有水平蒸汽道，在蒸汽道與炭化室之間的隔墻上開設(shè)有蒸汽分布孔。本實用新型將預(yù)處理爐、炭化爐和活化爐合并為一座爐，對成型煤分段處理，實現(xiàn)預(yù)氧化、炭化、活化和冷卻，而且投資小，能耗低，活化焦成型度高，活化效果好。
文檔編號C10B53/08GK202246074SQ20112034999
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者馮立君, 鞏志堅, 續(xù)文振, 蔡濤 申請人:山東科技大學(xué)