一种活性炭生产用活化机及其热能回收型水蒸汽发生器的制作方法

本发明涉及活性炭生产设备，具体是涉及一种活性炭生产用活化机及其热能回收型水蒸汽发生器。

背景技术：

1、活性炭是由粉煤混合焦油和沥青等粘结剂制粒成型，经炭化和活化等工艺生成的具有多孔结构的无定形碳产品。由于活性炭表面和内部存在许多结构性孔洞，其比表面非常大，使其对气体、粉尘、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒具有很好的吸附能力，因此被广泛的应用于废水、废气等工业污染物治理中。

2、国内外活性炭生产方法主要分为两大类，即：物理法和化学法。物理法是先把原料(优质煤、果壳、木炭等)放在密闭的炉体中闷烧炭化，再通入适量的水蒸汽活化而制得活性炭。化学法是把原料(一般为锯木屑)先通过化学药剂(磷酸、氯化锌等)浸渍后，在空气流通的炉体中炭化、活化而制得活性炭。目前，较多厂家使用物理法生产活性炭。

3、活性炭的活化操作主要在回转活化炉内完成。公告号为cn112299416b的专利文献公开了一种回转活化炉，它包括进料仓、窑头密封罩、蒸汽输入装置、回转窑、产品道、传动装置、出料仓及密封板，产品道固定设置于回转窑内，产品道具有在回转窑转动过程中较高的首端及较低的尾端；密封板设置于回转窑的一端，产品道的首端贯穿密封板；窑头密封罩与回转窑的一端转动配合，窑头密封罩上具有供经过产品道的气体流出的气体出口，产品道的首端与窑头密封罩的内腔连通；出料仓与回转窑的另一端转动配合，产品道的尾端与出料仓连通；蒸汽输入装置具有与回转窑的窑膛连通的蒸汽出口及用于与蒸汽设备连接的蒸汽进口，密封板、回转窑的内壁、出料仓的内壁及产品道的外壁围成蒸汽加热流道；传动装置驱动回转窑转动；进料仓的进料端与窑头密封罩的内腔连通。通过蒸汽完成对产品道内的物料的加热及活化反应。在回转活化炉的生产过程中，回转窑转动，带动产品道转动。物料由进料仓送入窑头密封罩的内腔中，在窑头密封罩的内部的物料到达一定高度时，产品道旋转至靠近窑头密封罩的底部时，窑头密封罩的内腔中的物料在重力作用下由产品道的首端进入产品道内，完成产品道装料过程。物料沿产品道缓慢向下运动。此时，蒸汽设备提供的蒸汽经过蒸汽输入装置的蒸汽进口后由蒸汽出口进入回转窑的窑膛，并且沿着密封板、回转窑的内壁、出料仓的内壁及产品道的外壁围成的蒸汽加热流道向出料仓的方向流动，在此流动过程中，高温的蒸汽与产品道的外壁加热，从而实现加热产品道内的物料的作用。并且流至出料仓或回转窑另一端的蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部与物料发生活化反应，然后进入窑头密封罩中并由气体出口流出。产品道内的物料被产品道外的高温蒸汽逐渐加热至活化温度，并与从产品道的尾端进入的蒸汽接触反应，完成活化过程后的物料从产品道的尾端落入出料仓，在出料仓收集后排出。通过使蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部，避免了蒸汽接触冷的物料形成冷凝而降低产品道的透气性。利用纯净干净的高温蒸汽作为回转活化炉的加热介质，避免了烟气中焦油等高粘性物质在回转回转窑内的聚集，因此能有效降低设备结圈风险，提高了运行稳定性。并且，全程不与氧气接触，完全避免了炭化料的烧损，有效提高了活化工艺得率。

4、尽管上述技术，是目前活性炭活化炉系列中性能较佳的，但经过实践应用后发现，存在以下问题：

5、问题一、窑头密封罩的内腔中的物料在重力作用下由产品道的首端进入产品道内，完成产品道装料过程，由于产品道实质上就是一个物料滑道，无法对产品道的物料流速进行调控，不能保证物料在产品道内能实现充分活化；

6、问题二、蒸汽由产品道的尾端进入产品道的内部，然后从产品道的首端排出，实践中，由于蒸汽气流的作用力，物料从产品道的首端进入很不流畅，尤其是当机器运行到一段时间后，蒸汽与物料反应后产生的活化气体中含有一定量的焦油，带有焦油的活化气体使物料颗粒粘在产品道的首端处，出现物料无法进入产品道的技术缺陷；

7、问题三、由于预加热和活化没有分开独立进行，所有蒸汽对物料预加热后，直接参与了活化反应，活化反应生成的气体、物料中析出的气体以及蒸汽混合在一起，无法在预加热的过程中进行循环利用，只能送入炉膛作为燃料使用，然而这种混合气体的蒸汽含量又很大，含量过大的蒸汽，使混合气体作为燃料的相关燃烧指数降低；

8、问题四、活化后的物料所携带的热能没有充分利用，在后序的冷却工序中，直接用风机进行风冷，热能流失严重；

9、问题五、活化机中用的是蒸汽锅炉，在活化过程中，蒸汽不能循环利用，为了生成新的蒸汽，蒸汽锅炉的炉膛需要不断的添加燃料，这种工作模式的设备，能量损耗严重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种活性炭生产用活化机,本机利用水蒸汽进行活化并对活化热能回收利用，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、本发明的另一目的在于提供一种对活化热能回收利用并为活化工序提供高温水蒸汽的热能回收型水蒸汽发生器。

3、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

4、一种热能回收型水蒸汽发生器，包括外筒、导热筒、内胆、隔热材料、环形隔板、单向阀、螺旋形通道、补水管接头、高压蒸汽排出管接头、蒸汽回流管接头、电加热丝、高温活化物料排入斗、螺旋轴、驱动电机和加压泵，所述内胆和导热筒位于外筒内，导热筒从内胆中穿过，所述隔热材料填充在外筒和内胆之间以及外筒和导热筒之间，环形隔板将内胆和导热筒之间的环空分隔为补水汽化腔和蒸汽加压加热腔，所述单向阀安装在环形隔板上用以使补水汽化腔的蒸汽向蒸汽加压加热腔单向流动，所述螺旋形通道设在补水汽化腔中，补水管接头与补水汽化腔连通，从补水管接头流入的水进入补水汽化腔中，沿着螺旋形通道流动，被导热筒中的高温活化物料加热成蒸汽，高压蒸汽排出管接头和蒸汽回流管接头与所述的蒸汽加压加热腔连通，蒸汽回流管接头连接水蒸汽回流管路，加压泵串接在水蒸汽回流管路上，所述电加热丝设在蒸汽加压加热腔中，所述螺旋轴安装在导热筒中，螺旋轴的一端伸出到导热筒外与驱动电机联接，所述高温活化物料排入斗与导热筒连通且靠近蒸汽加压加热腔的一侧。

5、进一步地，所述的补水管接头连接有补水管路，补水管路连接水源，补水管路上串接有补水泵和补水阀。

6、一种活性炭生产用活化机，包括所述的热能回收型水蒸汽发生器、工作台、左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组、活化仓、水平物料预热筒、水平网筒、高温水蒸汽输入管路、水蒸汽压缩升温机、水蒸汽回流管路和活化水蒸汽输入管路，所述左驱动辊组、预热密闭仓、右驱动辊组和活化仓依次设在工作台上，水平物料预热筒支撑在左驱动辊组和右驱动辊组上，左驱动辊组和右驱动辊组同步驱动水平物料预热筒滚动，水平物料预热筒的左端伸入到物料仓中，水平物料预热筒的右端穿过预热密闭仓并伸入到活化仓中与水平网筒同轴连接，预热密闭仓上设有高温水蒸汽输入口和低温水蒸汽输出口，所述高温水蒸汽输入口与高温水蒸汽输入管路的一端连接，高温水蒸汽输入管路的另一端与热能回收型水蒸汽发生器的高压蒸汽排出管接头连通，水蒸汽压缩升温机串接在高温水蒸汽输入管路上，所述低温水蒸汽输出口通过所述的水蒸汽回流管路与热能回收型水蒸汽发生器的蒸汽回流管接头连通，所述活化仓上设有水蒸汽输入口和排气口，所述活化水蒸汽输入管路的一端与活化仓的水蒸汽输入口连通，活化水蒸汽输入管路的另一端连通在高温水蒸汽输入管路上并且连通处位于水蒸汽压缩升温机和预热密闭仓之间的区域，所述水平物料预热筒的内壁上和水平网筒的内壁上均固定有推料螺旋，所述活化仓的底部且位于水平网筒出料端的下方设有集料槽，集料槽的底部设有排料管，所述排料管上设有排料阀，所述排料管与热能回收型水蒸汽发生器的高温活化物料排入斗连通；活化时，打开热能回收型水蒸汽发生器上的补水阀，启动补水泵和电加热丝，热能回收型水蒸汽发生器产生的高压蒸汽沿着高温水蒸汽输入管路流动，高压蒸汽经水蒸汽压缩升温机被压缩升温到900℃后，一路经高温水蒸汽输入管路送入预热密闭仓内，用以将水平物料预热筒内的物料预热到800℃以上，另一路经活化水蒸汽输入管路送入活化仓内与水平网筒中的物料发生活化反应；水平网筒跟随水平物料预热筒同步转动，在推料螺旋的作用下，水平网筒中的高温活化物料落入集料槽中，经排料管进入热能回收型水蒸汽发生器的导热筒内，在螺旋轴的作用下，高温活化物料沿着导热筒移动的过程中，对内胆中的补水汽化腔中的水以及蒸汽加压加热腔中的回流蒸汽进行加热。

7、进一步地，所述活化水蒸汽输入管路上设有蒸汽流量调节阀。

8、进一步地，所述活化仓内且位于水平网筒的下侧设有蒸汽阻隔板，活化仓内且位于水平网筒的出料端设有蒸汽挡板，蒸汽挡板的上端与活化仓的顶盖固定连接，蒸汽挡板的下端到水平网筒的底部所在平面的距离为水平网筒直径的1/3。该距离不能过大，过大时阻挡蒸汽的效果就很差，该距离也不能过小，过小时会影响水平网筒的排料。

9、进一步地，所述水平网筒与水平物料预热筒之间通过法兰连接并且水平网筒的直径大于水平物料预热筒的直径。加大水平网筒的直径，目的在于使水平网筒内的物料与水蒸汽充分接触；水平网筒与水平物料预热筒之间通过法兰连接，大大方便了对水平网筒的更换和清洗。

10、进一步地，所述高温水蒸汽输入口和低温水蒸汽输出口分别靠近预热密闭仓的右端和左端，所述预热密闭仓与水平物料预热筒之间的环空中设有蒸汽阻流螺旋。

11、进一步地，所述蒸汽阻流螺旋固定在水平物料预热筒的外壁上且与预热密闭仓内的推料螺旋的螺旋方向一致。

12、进一步地，所述水平物料预热筒内的推料螺旋从水平物料预热筒的左端伸出并伸入到物料仓中。

13、进一步地，所述左驱动辊组和右驱动辊组由一个电机同步驱动，所述电机为变频电机。

14、本发明的有益效果在于：

15、1、本发明热能回收型水蒸汽发生器，不仅实现了蒸汽的循环利用，而且还能充分对800℃以上的高温活化物料加以热能回收。本设备仅在刚启动时利用电加热丝给水加热来形成蒸汽，当活化机正常运行后，蒸汽是可以循环利用的，电加热丝不需要连续化进行加热作业，大大降低了能耗；并且本发生器布局合理，先让高温活化物料与回流的蒸汽进行热交换，然后再利用高温活化物料的余热对补入的水进行加热，从而使高温活化物料的热能得到充分利用；

16、2、本发明活性炭生产用活化机利用了热能回收型水蒸汽发生器，不仅蒸汽得到了循环利用，而且还能将活化后的物料所携带的热能加以充分回收，大大降低了生产成本，能充分满足生产过程中节能环保的要求；

17、3、本设备的活化预热和活化均是采用了水蒸汽，利用纯净干净的高温蒸汽作为回转活化炉的加热介质，避免了烟气中焦油等高粘性物质在活化机内的聚集，因此能有效降低机内的粘接现象，提高了运行稳定性，并且全程不与氧气接触，完全避免了炭化料的烧损，有效提高了活化工艺得率；

18、4、本机将预加热和活化分为独立的两个空间，对于预加热后的水蒸汽所带的热能进行循环利用，而对于活化后的气体不再作为预热物料的气体，因为气体中含有焦油，会对水平物料预热筒造成污染，这样设计，大大减少了污染区域，降低了对设备的维护成本；

19、5、本机在预加热的过程中，水蒸汽与物料是隔绝的，不接触的，这样避免出现活化反应而出现设备大区域污染的问题。