HTSL活性炭立式活化炉研制

董亚平1，李海湖1，王金水1，张世润2

（1、哈尔滨锅炉厂工业锅炉有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150041；

  2、东北林业大学林产工业学院化工系，黑龙江 哈尔滨150040）

 

摘要：针对我国活性炭生产设备落后的情况，研究开发了一种新型的活性炭化学法生产设备——HTSL，活性炭立式活化炉。此炉具有升温迅速、保温好、节约能源；能回收废气中的活化剂，能回收余热；炭活化一次完成、降低劳动者的操作强度；占地面积小、工程费用投资少和自动化控制程度高等特点。经有关部门鉴定为国内首创。

 

关键词：活性炭；立式活化炉；化学法

 

    我国活性炭工业正处于高速发展阶段，但是我国活性炭生产设备情况却不容乐观。无论是化学法还是物理法都在使用仅有的几种炉型，生产设备简陋而落后。比如化学法，全国大多数厂家在用平板炉和转炉，不仅生产的产品品种少、质量低，而且存在着能源消耗惊人、环境污染严重、工厂劳动强度大、操作条件差等现实情况。这种现状严重地制约了我国活性炭工业的发展。为此，生产企业急需研制开发一种新型的活性炭立式活化炉。本文报道的HTSL活性炭立式活化炉经有关部门鉴定为国内首创，为我国活性炭工业的进一步腾飞增添了新型设备。

 

1活性炭立式活化炉设计构思

 

    活性炭生产有其特定的工艺条件，通过查阅大量的资料，细致科学的理论分析和精确的计算，认为化学法活性炭生产设备要解决好下面几个问题：

（1） 化学法生产活性炭的反应需要在400—600⁰C的范围内进行，一定的活化时间才能完成；

（2）       生产活性炭的原料（木屑）和活性炭本身的导热必需品很差，就需要在生产过程中解决均匀活化问题；

（3） 化学法活性炭生产所用的活化剂为氯化锌、磷酸等酸或盐，那么在高温活化过程中需要解决设备的耐酸防腐蚀等问题；

（4） 传统炉型（转炉、平板炉等）生产前需较长时间的烘炉过程，影响了生产效率；

（5） 解决传统炉型燃料消耗大、劳动条件差、保温效果不良等问题；

（6） 做好余热回收、活化剂回收、降低生产成本和制造成本，做到省工省力省能源。

 

     解决好上述问题，也就是抓住了化学法活性炭生产设备的关键，本论文以此为出发点，进行了如下的设计。

 

2活性炭立式活化炉结构

 

    新设计的活性炭活化炉为立式，“立式”的设想是从设备的最上端加料、余热废气回收，中段为活化仓，末端为卸料口。活化炉主体为圆柱形，高5000mm最大直径为4300mm，主体重8000kg，为两层结构——外壳和炉胆组成。炉体外壳材料是钢板，壳内是保温毯、耐火混凝土，内层炉胆为活化仓，其投料容积为1.5m³，可年产活性炭300t。活化仓内设有特别设计的搅拌翅，它正转时可使活化均匀，防止活化料塑化结块，反转时可使卸料完全、迅速（搅拌轴是用水冷装置）。煤炭燃烧炉是设在化炉主体底面一侧，经合理设计，此炉不但使活化仓升温迅速而且可以很大程度地节约燃料。

 

    炉体排烟口设有余热回收器（余热炉），炉膛中产生的烟气旋转经两层结构加热活化仓后再通过余热回收炉排空，这样可使余热得到充分回收。

 

    另外，本活化炉在生产过程中，各种参数的控制是在控制台完成。不但可以同时控制搅拌翅的转速、转向；通过仪表监视活化仓内活化的情况；而且可控制风机，随时调节风速风量以使活化参数更加合理。

 

    活化炉的安装应在两层的厂房中，主体设备安装在一楼。室内举架高度应在5000—6000mm范围内。生产时操作控制检测在一楼完成，选料、配药、排气在二楼进行。另外，余热炉和水帘冷凝活化剂回收装置安装在二楼。

 

3活性炭立式活化生产试验

 

    该活化炉设计制造后，现场进行生产试验表明各项指标完全达到了设计要求，能够适应化学法生产活性炭的各种工艺条件。

 

    进行了2次试验，是以木屑为原料，磷酸为活化剂分别进行了糖炭和药炭的生产，所得产品主要指标如表1。

 

表1产品的主要性能指标

 

 

 

4立式活化炉技术标准

 

4.1使用性能标准

（1）活化仓壳体温度800⁰C；（2）活化仓工作容积1.5 m³；（3）立轴冷凝水温度50⁰C；（4）工作时壳体表面温度<50⁰C；（5）磷酸回收率达85%；（6）升温速度70min可达700⁰C。

4.2几何尺寸标准

（1）炉主体外形尺寸高5000mm、直径4300mm；（2）壳体高3000mm；（3）壳体直径2500mm；（4）炉底面积1200mm×800mm；（5）填煤炉口（高×宽）350mm×450mm；（6）清渣口（高×宽）350mm×450mm；(7)活化仓入孔φ420mm；(8)排气管口φ300mm；(9)排烟管φ326mm；(10)卸料闸门口φ219×6；(11)搅拌翅螺旋角30⁰；（12）活化仓实际容积2.6m³；(13)立轴转速3r/min；(14)立轴传动功率1.5kW；（15）吹风机2.4Kw；（16）风量35 m³/min；(17)风压15.33kPa。

 

5结论

 

    HTSL活性炭立式活化炉经哈尔滨市科委组织专家委员会鉴定，该炉型所具有的特点尚属国内首创，并认为有以下优点：

 

（1）       活化炉生产活性炭升温快、均衡、保温好、降温时间短、节省能源、提高了生产效率；

（2）能做到废气中活化剂的回收，活化仓内不冒黑烟，减少了对空气的污染，改善了生产环境，提高了活性炭的得率；

（3）能做到余热回收，转换成热水供冬季取暧、职工洗浴，节省燃料；

（4）减少活性炭生产中由炭化到活化的工序，可做到在一个活化仓内调温、保温来完成，即减少生产环节、减少劳动力、减少了生产者的劳动强度。

（5）该活性炭立式活化炉与其他炉型相比占地面积小，生产车间利用率高，可减少项目工程费用投资。

（6）生产过程有仪表显示、自动化程度高，因此生产出来的产品质量好。