内热回转式炭化活化一体装置的制作方法

1.本发明涉及生物质能源制备技术领域，特别涉及一种内热回转式炭化活化一体装置。


背景技术：

2.活性炭是一种具有选择吸附性能的炭吸附剂，可以由煤炭、果壳、木屑等无机或有机的含碳材料为原料，经过物理高温活化或药品化学活化而成。
3.目前的活性碳制备系统，通常由炭化炉、冷却炉及活化炉组成，这其中，炭化炉用以将原料制备炭化为炭料，冷却炉设于炭化炉之后，用以对炭化炉中炭化完成的炭料进行冷却，而活化炉则用以将冷却后的炭料活化为活性炭。
4.当前的这种活性炭制备系统，不仅占用面积大，且由于采用的炭料先冷却再升温活化的方式，而存在能源消耗高与生产效率低下的问题。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种内热回转式炭化活化一体装置，旨在解决当前活性炭制备能源消耗高、生产效率低的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出的内热回转式炭化活化一体装置，包括炉体、加热装置、驱动装置、空气导入装置、蒸汽导入装置、燃烧装置及第一抽气装置，其中，
7.所述炉体具有进料口和出料口，所述炉体沿进料口到出料口的方向设有相互连通的炭化室和活化室，所述炭化室与所述进料口连通，所述活化室与所述出料口连通，且所述炭化室与所述活化室的工作温度不同；
8.所述加热装置用以加热所述炉体；
9.所述驱动装置用以驱动所述炉体转动；
10.所述空气导入装置同时与所述炭化室及所述活化室连通，所述空气导入装置用以向所述炭化室及所述活化室导入空气；
11.所述蒸汽导入装置与所述活化室连通，所述蒸汽导入装置用以向所述活化室导入蒸汽；
12.所述燃烧装置包括第一燃烧机及第二燃烧机，所述第一燃烧机与所述炭化室连接，所述第二燃烧机与所述活化室连接；
13.所述第一抽气装置通过所述出料口与所述活化室连通，所述第一抽气装置用以抽取所述活化室内的蒸汽。
14.在一实施例中，所述炭化室的长度与所述活化室的长度的比值介于1.2～1.5。
15.在一实施例中，所述内热回转式炭化活化一体装置还包括隔板，所述隔板设于所述炉体内，以分隔所述活化室与所述炭化室，且所述隔板与所述炉体的内壁之间形成有炭料通道。
16.在一实施例中，所述隔板的周侧间隔设有多个呈螺旋状设置的连接板，所述连接
板的另一端与所述炉体的内壁连接，相邻所述连接板之间形成有所述炭料通道，所述连接板可随所述炉体的转动以推动炭料所述炭化室向所述活化室移动。
17.在一实施例中，所述内热回转式炭化活化一体装置还包括第二抽气装置，所述第二抽气装置与所述炭化室连通，所述第二抽气装置用以抽取炭化料炭化过程中生成的反应气体。
18.在一实施例中，所述第二抽气装置包括抽气泵及吸气管，所述吸气管的一端与所述抽气泵连通、另一端插入所述炭化室，所述吸气管伸入所述炭化室的部分设有进气口。
19.在一实施例中，所述进气口呈微孔状设置。
20.在一实施例中，所述吸气管包括第一管体及第二管体，所述第一管体的一端与所述抽气泵连通、另一端伸入所述炭化室，所述第二管体设于所述第一管体的另一端，且所述第一管体与所述第二管体的连接处位于所述第二管体的两端之间，所述第二管体的两端均设有所述进气口，且所述第二管体沿所述炉体的径向方向延伸；
21.所述第二抽气装置还包括活塞，所述活塞可滑动地设于所述第二管体内，所述活塞可随所述炉体的转动而在所述第二管体内滑动，以封堵所述第二管体任一端的进气口。
22.在一实施例中，所述第二管体设于所述炭化室靠近所述活化室的一端。
23.在一实施例中，所述第二管体的两端均与所述炉体的内壁间隔设置。
24.本技术的技术方案的内热回转式炭化活化一体装置，通过在炉体内设置相互连通的炭化室和活化室，并结合加热装置、驱动装置、空气导入装置、蒸汽导入装置、燃烧装置及第一抽气装置，以使原料能够在炭化室中完成炭化后，直接进入活化室进行活化，如此，可减少炭料升温至活化温度所需的能量及时间，进而不仅可实现生物质原料的炭化活化一体加工，还有利于节约活性炭制备所需的能源，并提高活性炭的生产效率。可见，相较于常见的分体式活性炭生产装置，本技术的内热回转式炭化活化一体装置具有占比面积小、能源消耗低、生产效率高的优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明内热回转式炭化活化一体装置一实施例的结构示意图；
27.图2为图1所示实施例中炉体的剖视图；
28.图3为图1所示实施例中第二抽气装置的吸气管的剖面图。
29.附图标号说明：
30.10、炉体；10a、进料口；10b、出料口；10c、炭化室；10d、活化室；11、螺旋推进片；12、隔板；13、连接板；20、加热装置；21、第一燃烧炉；22、第二燃烧炉；30、驱动装置；40、空气导入装置；41、空气泵；42、空气管；50、蒸汽导入装置；51、蒸汽泵；52、蒸汽管；60、燃烧装置；61、第一燃烧机；62、第二燃烧机；70、第一抽气装置；80、第二抽气装置；81、抽气泵；82、吸气管；82a、进气口；821、第一管体；822、第二管体；83、活塞
31.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，若本发明实施例中有涉及
″
第一
″
、
″
第二
″
等的描述，则该
″
第一
″
、
″
第二
″
等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有
″
第一
″
、
″
第二
″
的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的
″
和/或
″
的含义为，包括三个并列的方案，以
″
a和/或b
″
为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
35.本发明提出一种内热回转式炭化活化一体装置。
36.在本发明实施例中，如图1至3所示，该内热回转式炭化活化一体装置包括炉体10、加热装置20、驱动装置30、空气导入装置40、蒸汽导入装置50、燃烧装置60及第一抽气装置70。
37.具体地，炉体10具有进料口10a和出料口10b，炉体10沿进料口10a到出料口10b的方向设有相互连通的炭化室10c和活化室10d，该炭化室10c与进料口10a连通，活化室10d与出料口10b连通，且炭化室10c与活化室10d的工作温度不同。这其中，炭化室10c可供原料进行炭化反应以生成炭料，而活化室10d可供炭化完成的炭料进行活化反应，以使炭料活化而得到活性炭。由于炭化室10c与活化室10d相互连通，故而炭化室10c反应完成的炭料会直接进入到活化室10d进行活化反应，这样，炭料可直接从炭化终温升温至活化温度，从而可减少炭料从冷却状态升温至活化温度所需的能量及时间，进而可节约活性炭制备所需的能源，并提高活性炭的生产效率。
38.具体地，该加热装置20用以加热炉体10。具体为，该加热装置20包括第一燃烧炉21和第二燃烧炉22，该第一燃烧炉21用以加热炉体10的炭化室10c，该第二燃烧炉22用以加热炉体10的活化室10d，以使炭化室10c和活化室10d以不同的温度工作，进而以满足炭化及活化的不同温度要求。
39.具体地，驱动装置30用以驱动炉体10转动。具体而言，炉体10的内壁上间隔设有多根螺旋推进片11，该螺旋推进片11可随着炉体10的转动而推动物料(原料、炭料、活性炭)从炉体10的进料口10a向出料口10b的方向移动，进而实现物料在炉体内的送料。
40.具体地，空气导入装置40同时与炭化室10c及活化室10d连通，该空气导入装置40用以向炭化室10c及活化室10d导入空气。具体而言，在本实施例中，该炭化室10c为内热式炭化室，即是说，原料在炭化室10c中裂解生成的气体不会被导出，而是直接在炭化室10c内燃烧。这样，通过空气导入装置40向炭化室10c通入空气，有助于炭化室10c燃烧反应的进行，以辅助原料的炭化。此外，炭料的活化过程也需要一定量的空气参与，故而通过空气导
入装置40向活化室10d导入空气还有助于辅助炭料的活化。在本实施例中，该空气导入装置40包括空气泵41及空气管42，该空气泵41通过该空气管42将空气泵41入炭化室10c和活化室10d。
41.具体地，蒸汽导入装置50与活化室10d连通，蒸汽导入装置50用以向活化室10d导入蒸汽。由于炭料在活化室10d中的活化需要高温蒸汽参与，因此通过蒸汽导入装置50向活化室10d导入蒸汽，有助于实现炭料在活化室10d内活化。在本实施例中，该蒸汽导入装置50包括蒸汽泵51及蒸汽管52，该蒸汽泵51通过该蒸汽管52将蒸汽泵51入活化室10d。
42.具体地，燃烧装置60包括第一燃烧机61及第二燃烧机62，第一燃烧机61与炭化室10c连接，第二燃烧机62与活化室10d连接。该第一燃烧机61与炭化室10c连接，以用于点燃原料裂解时生成的可燃气体。该第二燃烧机62则用于为活化室10d的炭料提供外部热量，以使炭料能够吸收足够的热量而完成活化。
43.具体地，第一抽气装置70通过出料口10b与活化室10d连通，该第一抽气装置70用以抽取活化室10d内的蒸汽。通过该第一抽气装置70从炉体10的出料口10b抽取蒸气，可减少活化室10d内的蒸汽向炭化室10c流动，进而可避免对原料的炭化造成干扰。
44.可以理解，本技术的技术方案的内热回转式炭化活化一体装置，通过在炉体10内设置相互连通的炭化室10c和活化室10d，并结合加热装置20、驱动装置30、空气导入装置40、蒸汽导入装置50、燃烧装置60及第一抽气装置70，以使原料能够在炭化室10c中完成炭化后，直接进入活化室10d进行活化，如此，可减少炭料升温至活化温度所需的能量及时间，进而不仅可实现生物质原料的炭化活化一体加工，还有利于节约活性炭制备所需的能源，并提高活性炭的生产效率。可见，相较于常见的分体式活性炭生产装置，本技术的内热回转式炭化活化一体装置具有占比面积小、能源消耗低、生产效率高的优点。
45.进一步地，炭化室10c的长度与活化室10d的长度的比值介于1.2～1.5。即是说，若炭化室10c的长度为l1，活化室10d的长度为l2，则1.2l2≤l1≤1.5l2。由于原料炭化所需的时间相较于炭料活化所需的时长更长，结合实验可得，将炭化室10c的长度设置为活化室10d的长度的1.2倍～1.5倍，可在物料在炉体10内行进速率的一致的前提下，确保炭化反应与活化反应均可充分进行，进而有利于提高活性炭的生产效率。
46.可选地，炭化室10c的长度与活化室10d的长度的比值可以为1.20、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49、1.50。
47.示例性的，若炭化室10c的长度为17米～18米，则活化室10d的长度为12米～13米。
48.当然，本技术的设计不限于此，在其他实施例中，也可通过将炭化室10c与活化室10d中螺旋推进片11的升角设置为不同，以使原料在炭化室10c内进料速度低于炭料在活化室10d的进料速度。
49.进一步地，在本实施例中，内热回转式炭化活化一体装置还包括隔板12，该隔板12设于炉体10内，以分隔活化室10d与炭化室10c，且该隔板12与炉体10的内壁之间形成有炭料通道(图未示)。这其中，该炭料通道可供炭化室10c炭化完成的炭料进入活化室10d。
50.可以理解，隔板12可在炭化室10c与活化室10d之间形成阻隔，以减少炭化室10c内的反应气体进入活化室10d，及活化室10d内的蒸汽进入炭化室10c，进而可减少炭化过程与活化过程的相互干扰，而有利于原料的炭化与炭料的活化，进而有助于提高活性碳的质量。
51.具体地，隔板12的周侧间隔设有多个呈螺旋状设置的连接板13，连接板13的另一端与炉体10的内壁连接，相邻连接板13之间形成有炭料通道，连接板13可随炉体10的转动以推动炭料从炭化室10c向活化室10d移动。
52.通过上述连接板13，不仅可实现隔板12在炉体10内的固定，还可推动炭料从炭化室10c进入活化室10d。此外，螺旋状设置的连接板13还有助于阻挡活化室10d中的蒸汽进入炭化室10c，或炭化室10c内的炭化反应气体进入活化室10d。当然，本技术的设计不限于此，在其他实施例中，挡板也可通过支架等结构固定于炉体10中。
53.进一步地，本技术的内热回转式炭化活化一体装置还包括第二抽气装置80，该第二抽气装置80与炭化室10c连通，并用以抽取炭化料炭化过程中生成的反应气体。
54.由于本技术的炭化室10c是内热式炭化室10c，因此在炭化过程中生成的可燃气体会被点燃而消耗，故而炭化室10c中仅有小部分不可燃的气体会进入活化室10d。一般而言，虽然这些不可燃的气体对于炭料的活化影响较小，但仍存在的一定的负面影响。因此，通过该第二抽气装置80抽取炭化室10c的反应气体，可进一步地减少炭化室10c中的不可燃气体进入活化室10d，进而可进一步提升所制得的活性炭的质量。
55.具体地，第二抽气装置80包括抽气泵81及吸气管82，吸气管82的一端与抽气泵81连通、另一端插入炭化室10c，该吸气管82伸入炭化室10c的部分设有进气口82a。具体而言，在制备活性炭时，可通过抽气泵81，以通过该吸气管82将炭化室10c中的不可燃的反应气体抽出。
56.具体地，吸气管82包括第一管体821及第二管体822，该第一管体821的一端与抽气泵81连通、另一端伸入炭化室10c，第二管体822设于第一管体821的另一端，且第一管体821与第二管体822的连接处位于第二管体822的两端之间，第二管体822的两端均设有进气口82a，且第二管体822沿炉体10的径向方向延伸。
57.进一步地，该第二抽气装置80还包括活塞83，该活塞83可滑动地设于第二管体822内，且该活塞83可随炉体10的转动而在第二管体822内滑动，以封堵第二管体822任一端的进气口82a。
58.具体而言，当炉体10在驱动装置30的驱动下转动时，第二管体822和第一管体821会随之转动，由于第二管体822沿炉体10的径向方向延伸，因此当第二管体822转动至一定角度时，第二管体822内的滑块可在重力的作用下，从第二管体822相对较高的一端滑向第二管体822相对较低的一端，并在滑动至端部时封堵第二管体822位于低处一端的进气口82a。这样，第二管体822便可仅通过高处一端的进气口82a进气。由于炭化室10c内的炭料在炉体10转动时始终处于炉体10的底部，那么通过滑块将第二管体822位于低处一端的进气口82a封闭，可避免第二管体822位于低处一端的进气口82a因进气而导致进气口82a堵塞的问题。即是说，采用上述结构可极大地降低吸气管82进气口82a堵塞的风险，进而有利于延长第二抽气装置80的使用寿命。
59.可选地，第二管体822的两端均与炉体10的内壁间隔设置。这样设置，有利于降尘进气口82a被炭料堵塞的风险。
60.可选地，进气口82a呈微孔状设置。这样设置，一方面有利于增强第二抽气装置80的吸力，另一方面则有利于降低进气口82a被炭料堵塞的风险。
61.可选地，该第二管体822设于炭化室10c靠近活化室10d的一端。这样设置，一方面
可减少第二抽气装置80吸入的可燃气体的份量，另一方面则使得第二抽气装置80可吸取从活化室10d流向炭化室10c的蒸汽，以避免这些蒸汽对原料的炭化造成负面影响。
62.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。