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活性炭生產設備活性炭配套設備

斯利普活化爐生產活性炭的工作原理2(活性炭生產設備之一)

發布時間:2020-5-30    本文被閱讀 :475 次

烘爐主要原理為:⑴在火道兩旁開人孔,搭建台子,用耐火磚簡單堆砌一對爐子,燃燒塊狀原煤。

斯利普活化爐生產活性炭的工作原理2(活性炭生產設備之一)

活性炭設備烘爐主要原理為:

⑴在火道兩旁開人孔,搭建台子,用耐火磚簡單堆砌一對爐子,燃燒塊狀原煤。燃燒生成熱煙氣因爐體內部負壓而被抽入其中,通過熱交換將爐體升溫至50-100℃。此步主要目的是通過升溫將耐火磚牆內水分盡可能除盡。

⑵向活化爐內加滿料,開始正式升溫。高爐內焦炭理論燃點為450-600℃。根據實際觀察,400-550℃時碳化料可被點燃,但直到600-650℃時,才能穩定燃燒並在各點燃燒室內看到明顯火焰(主降溫反應⑵在600℃以上時可以穩定發生,所生成的一氧化碳可以在燃燒室中進行燃燒)。

因而,烘爐升溫主要有三個階段:①碳化料中殘餘揮發分受熱揮發,在200-300℃時燃燒,放熱輔助點燃焦粒;②400-550℃時,碳化料本身被點燃,放熱進一步加熱升溫;③爐體內壁溫度提升至600℃以上時,開始發生主降溫反應⑵反應,產生的一氧化碳在各點燃燒室燃燒,使溫度可以迅速提升。

一旦達到③階段,可以通過調整空氣來調整燃燒劇烈程度,從而控製溫度。也是在此階段,所有燃燒已經滿足鏈式進行,如果操作不當,燃燒容易失控,導致劇烈升溫甚至迅速到達1000℃以上,最終導致危險。

如果發生溫度開始急劇升溫狀況,在達到900℃之前就應提前采取措施,如:①對應點燃燒室通入蒸汽,通過水煤氣反應吸熱從而控製溫度(高溫會促使該反應轉化率增加,產生更多的水煤氣,與空氣接觸使燃燒更加劇烈,反而導致溫度更加無法控製);②料鬥汽封,斯列普活化爐烘爐時主要助燃氧氣來源為料鬥頂端的氣壓拉板周期開啟時通過爐體負壓抽入的空氣,通過料鬥內通入蒸汽,從而使得空氣不能從料鬥處進入爐體,從而達到阻燃降溫的作用(一般此方法隻針對爐體下部的兩層燃燒室比較有效,在升溫過程中,爐體受熱變形甚至產生裂縫,出現多個空氣進口,可能導致起不到預期控溫效果);③關閉空氣閘板,使得爐體內部負壓迅速減小,降低對空氣的抽力,從而阻燃降溫(隻關閉一側半爐空氣閘板時,另一端爐體仍然會通過火道傳導負壓,從而使得該側半爐仍可從外部抽入空氣燃燒。而且一旦關閉閘板,會導致爐體上部溫度迅速下降,延長烘爐時間)。

最好是通過三種緊急操作合理配合使用,來應對升溫失控情況。通過調整至合適負壓,來讓爐體各點能夠穩定升溫,提前通入蒸汽來預防出現溫度失控情況的發生才是最正確的操作方式。

斯利普活化爐

1.4.2 正式生產

斯列普活化爐的正式生產采用循環換相的方式來進行。左右兩半爐分別采取循環半爐鼓入空氣半爐鼓入蒸汽的方法,利用六大主要反應來加熱碳化料及人工造孔。

1.4.2.1.鼓風階段

向爐體各點及蓄熱室頂部燃燒室鼓入高壓空氣,氧氣與該半爐碳化料反應,產生足夠熱量進行升溫。根據反應平衡,一氧化碳與二氧化碳會以一定比例同時生成。同時,冷卻半爐發生水煤氣反應產生的氫氣和一氧化碳也會由火道通過加熱半爐負壓提供的抽力和冷卻半爐正壓提供的壓力的共同作用下被引入本半爐中進行燃燒,促進升溫(故加大冷卻半爐蒸汽流量,會在一定程度上提高加熱半爐溫度)。

根據勒夏特列原理,高溫爐體內部最終產生的以一氧化碳為主的煙氣,在蓄熱室進行燃燒,產生的高溫通過熱交換加熱格子磚至1000-1060℃,將熱量“儲存”於蓄熱室中上部,從而提高了熱量利用率。

1.4.2.2.通蒸汽階段

由蓄熱室底端的蒸汽管道向活化爐該側半爐注入0.1-0.4MPa的飽和蒸汽,經過蓄熱室後,飽和蒸汽被加熱為700-900℃的過熱蒸汽,同時進入爐體內部。經由爐體內部的氣道與料道連接處與炙熱碳化料接觸發生水煤氣反應,“擊穿”焦粒,人工造孔。蒸汽壓越高,局部壓強越高,越易擊穿焦粒,使空隙率增加。故蒸汽是活化程度的最決定性因素。

反應為吸熱反應,故理論上該半爐應降溫,並且所產生的一氧化碳及氫氣等可燃氣體會通過火道被引入加熱半爐中,協助升溫。

溫度越高,理論上水煤氣反應程度越大,活化程度越高。但同時,一是溫度過高,幹餾段焦粒比表麵積反而下降;二是溫度過高,無論是加熱還是冷卻各反應,都會使得焦粒燒失率增加,消耗量加大;而且如果溫度高於結構鋼材甚至耐火磚熔點,還可能導致爐體局部熔化坍塌,導致危險。所以各點溫度應合理安排,不應一味追求高溫。

1.4.2.3.蒸汽流量對於活化的影響

綜合前幾條可以得知,蒸汽在整個活化過程中,起到非常重要作用。其中包括:主要活化反應,降溫,人工造“揮”來補充可燃氣體助燃。

經過實際生產過程及一些意外情況處理和實驗過程中的發現,得出以下結論:

⑴烘爐過程中,若下部數點燃燒室升溫至800℃(甚至850℃)以上時,可以在1-4點燃燒室通入高壓蒸汽,同時料鬥輔助汽封,可以在一定程度上提高預活化料的碘值,降低碳化料消耗。(但如果可以避免下部各點升溫過快的情況發生,各點平穩升溫,則可以有效降低烘爐難度和時間,從而降低碳化料消耗)

⑵正式生產時,待各點燃燒室溫度已調整穩定後,若蒸汽壓強突然降低,則會使爐體各點燃燒室溫度迅速上升。主要原因是蒸汽因不足而導致其控溫降溫能力迅速下降。其中加熱半爐的蓄熱室頂層升溫最為明顯。

⑶正式生產時,如果因為意外情況而完全切斷蒸汽供應,在初期迅速升溫一段時間後,因為揮發分的不足,最終會導致各點燃燒室溫度降低。其中蓄熱室頂層溫度降低最為明顯,停止供汽一個小時後,蓄熱室頂層溫度可能由1050℃跌至950℃。

⑷與爐體直接連接的空氣管道處及料鬥處,在生產過程中可能發生氣體爆炸導致的“放炮”。直接原因為水煤氣反應所產生的一氧化碳及氫氣等與氧氣的突然接觸而迅速達到爆炸極限而導致。

如果需要實地操作,需謹記:若不清楚,先開鼓風,再開蒸汽,再調整。這樣,可以將產生的水煤氣就地反應掉,避免了高濃度灼熱燃氣與空氣突然接觸而發生小的爆炸(也就是所謂“放炮”)

1.5.斯列普活化爐各工作段

自二十世紀誕生以來,活性炭設備活化過程的主要步驟為在升溫幹餾過程中,利用二氧化碳或水蒸氣進行反應“造孔”,從而達到活化目的,提高焦粒碳含量的同時提高其比表麵積。

幹餾過程進一步提高碳化料的碳含量。因碳的化學性質極為穩定,故優質活性炭產品具有“不反應”、“不自燃”、“損耗低”等的優點。而反應“造孔”使得焦粒的孔隙率進一步提高,比表麵積增加,從而生產出具有極高吸附能力的優質活性炭產品。

在斯列普活化爐中,爐體溫度從上向下呈先升高後降低的變化曲線。所屬反應段從上到下依次為:預熱段、補充碳化段、活化段和冷卻段。另外還包括蓄熱室、料鬥、煙道等附屬段設備。各段所需溫度不同,反應目的不同,主要產物亦有所區別。

下文:斯利普活化爐生產活性炭的工作原理3(活性炭生產設備之一)


斯利普活化爐生產活性炭的工作原理2(活性炭生產設備之一)
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