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1、生产活性炭的炉型贺宝林黄振兴摘要：在活性炭生产中，活化炉是重要手段，活化炉的好坏直接影响到制活性炭的质量、产量和经济效益。因此，筑炉工作是非常重要，一定要由有经验的建筑师来负责建造，严把质量关。关键词：活化沪斯列普活化炉马鞍砖蓄热室左半炉右半炉炉本体1概述自从活性炭成为一个产品后，人们就不断的地研究，开发生产活性炭的炉子，前后出现了焖烧炉、管式炉、转炉、沸腾炉、平板炉、多段炉、斯特克炉、斯列普等炉型。有的是引进的技术，有的是自行研制的，但在活性炭生产中，均发挥着积极作用。上述炉型中，各自都有独特的特点，适应着不同生产情况。焖烧炉投资少，可生产粉状炭，虽然它生产效率低，劳动强度大，污染严重，产品
2、质量不均匀，只适合于小型民营企业生产；管式炉属立式流动床炉型，外加热，要有一定的投资，但炉内蒸汽温度低，活化效果弱，生产效率低，只适合生产木质炭；转炉属流动床，开炉停炉比较方便，可以生产易活化炭，须消耗一定的燃料，且机械维修量大，要连续生产，须加长炉筒，造价还是较大的；平板炉可大可小，是间接加热，适于化学法生产炭的烘干，活化；劳动强度大，现场环境差，能源消耗大，不适合煤质粒状炭生产。多段炉( 又称耙式炉) ，可以生产粒状炭和粉状炭。由于多段炉的结构特点，每层有耙齿旋转搅动炭层，使炭多次得到翻动，因此可以有效的活化，加快了活化速率。它的有效接触面积大，层数多，故生产能力大。还可以实现机械化和自动
3、化，旋转轴、耙齿，臂都需耐高温钢材，加上技术转让费，投资是较大的，没有一定的经济实力是建不起的。斯特克炉是一种以蒸汽作为活化剂活化压块破碎炭的炭、活化炉。早在二次世界大战中，英美首先获得成功。使用该炉减少了生产环节，简化了工艺过程，降低了劳动强度和生产成本，改善了环境。炭化、活化在同一炉体中进行，减少了污染，提高了生产效率，使用该炉型，要具有一定的规模。沸腾炉有立式和卧式的两种炉型，前者间歇性生产，后者属连续性生产。由于物料在炉内上下跳动，与炉内气氛有良好的接触，故生产效率较高。但对粒径大小的要求较严格。斯列普炉，二十世纪三十年代起源于法国，后在原苏联推广，五十年代中国引进了该技术，建造了十台
4、5 7 6 孔炉，规模生产煤质柱状活性炭。七十年代，在吉林开山屯利用该技术建了相同的炉子，与此同时，北京化工部第二设计研究院又专门针对北京光华厂设计了上述二分之一大小的炉子并正式投产。八十年代，各地小型企业和乡政企业如雨后春笋般地兴起，建造了不少斯列普活化炉。特别像山西大同和宁夏银川，由于资源优势，兴建“4 8和发展了好多斯列普活化炉，形成了我国北方生产煤质活性炭的两大基地。目前，据不完全统计，全国大大小小的斯列普活化炉约3 0 0 台。这种炉型受到人们的重视，与其本身特点有关。( 1 ) 如活化带装马鞍砖，使炭粒按“之”字形路径移动，加强了活化作用；( 2 )设计了蓄热室，热能利用好，活化剂
5、饱和水蒸气温度高，有利于活化；( 3 ) 没有繁重的维修工作量；( 4 ) 多品种、多规格生产颗粒炭，扩散和渗透作用活化活性炭；( 6 ) 工艺稳定，粒径范围大，从1 8 衄；( 5 ) 活化剂靠产品质量均匀；( 7 ) 活化得率高，生产能力大；( 8 ) 不需要外加热，靠自身热量就可达到热平衡；( 9 ) 环境污染不大，劳动强度小；( 1 0 ) 炉使用寿命长。该炉不足方面有两点：( 1 ) 活化带马鞍上积渣无法除去；( 2 ) 造价较高，一次投入大。2 斯列普炉的结构斯列普活化炉主要由炉本体，两个蓄热室、水封、卸料器、空气和蒸汽管系、仪器仪表、烟道烟囱等组成。目前，国内有前苏联援建的5 7
6、 6 孔斯列普炉，有我国工程技术人员根据斯列普炉的原理和构造自行设计的2 8 8 孔，2 0 0 孔、1 8 0 孔等小型炉子。以上这些规格的炉子，遍布全国各地。下面以2 8 8 孔炉作一简单的介绍：图一活化炉结构1 产品道2 冷却带3 活化带4 下远烟道5 红砖墙6 烟道盖板7 硅酸铝纤维毡8 耐火砖9 料槽1 0 水封“上远烟道1 2 补充炭化砖1 3 上连烟道口1 4 上近烟道1 5 中部烟道1 6 下连烟道1 7 下近烟道1 8 活化带炉本体为方形体，如图所示，外形尺寸：长宽高= 5 5 7 2 姗6 2 4 4 姗1 2 0 0 0 衄。在露天建造，外墙由3 7 0 衄红砖砌成，内墙
7、由2 3 0 姗耐火黏土砖砌成，红砖与耐火砖之间，铺一层2 0 衄厚硅酸铝纤维毡，起隔热保温和膨胀收缩作用。有的炉子外面还抹一层石棉保4 9温层。如炉子建在室内，外墙红砖2 4 0 衄就行了。炉内正中间用6 4 4 岫或3 4 8 锄耐火砖墙将炉子分成左右两半炉。两半炉靠下连烟道连通，上部由两个上连烟道和左右蓄热室连通。炉子由1 7 种异形耐火砖码砌成炉芯，形成产品道和气道。水封槽砌成八个独立的料槽，同时可生产八种不同规格的产品。活化炉本体半炉自上而下分成四个带，即预热带，补充炭化带，活化带，冷却带。1 ) 预热带高1 6 l m ，由普通耐火砖和平板砖砌成，可装炭料9 吨左右，它的作用是装入
8、足够的炭化料，以方便活化炉定时卸料操作，逐步预热炭化料，使其缓慢升温。2 ) 补充炭化带，由特异形砖码砌而成，高O 8 5 m ，炭化料通过气道吸收热量，使炭化料还含有的挥发分得到补充炭化和热解，为进一步活化创造了条件。3 ) 活化带，由3 9 层特异形砖码砌而成，高3 9 m 。活化带砖形如马鞋，因此斯列普炉又称之为鞍式炉。在活化带，炭料和活化剂接触，得到活化，活化剂经扩散和渗透作用经一系列化学反应，使炭形成发达的孔隙结构和巨大的比表面积，使活性炭有了较大的吸附能力。4 ) 冷却带，总高0 5 m ，也是由特异形砖码砌而成。在冷却带，活性炭已经活化成，它不再与炉气接触，而起着使高温炭逐步降温
9、，以免卸出炉外的炭料在高温下与空气发生氧化作用，而影响炭的质量和得率。炉芯与前后炉墙之间，各有一侧烟道，则烟道又被烟道盖板，上下加以分解，从上到下形成上近烟道，上远烟道，中部烟道，下远和下近烟道。如使可燃气体在侧烟道内充分均匀的燃烧，维持活化炉的工艺温度，在上远、中部，下远烟道内，均设有空气格栅入口，以便外部通入适量均匀的空气燃烧放热。连接两半炉的下连烟道，顶部也设计有进风口，以保证两下近烟道的温度。经蓄热室的两上连烟道，各设计有均布的进风口，保证加热时提高炉气温度，以便排出烟气时，回收更多的热量。为检查检修方便，在炉体的侧烟道处设计有1 0 个人孔，人孔砌筑在炉底和盖板以上，人孔上装观火孔件
10、和测压管。活化炉下部构件，有钢梁钢柱结构，也有钢筋混凝土结构。前者材钢消耗多，投资大，维修保养麻烦，后者结构简单，投资少，勿需维护保养，但显得笨重。为防止炉体因膨胀开裂，炉体外围用型钢做护炉架。护炉架采用相互焊接，即“死炉架”。蓄热室( 左右各一个) ( 如图二)凑缪缆，8l彳、鋈薹一一I、艘溉l鋈鬟裂疑凝鬣iI螨9 8 园。，? ，? i f ? ，?，? ，图二蓄热室1 排烟口2 喷蒸汽管3 耐火砖墙4 底拱5 保温层6 钢外壳7 格子砖8 上连口9 拱顶砖1 0 保温层蓄热室是斯裂普活化炉的节能装置，是该活化炉设计的特点之一。它充分利用了排气中热能回收，使炉子本身达到了热平衡，不需要外部
11、补充热量。它使活化剂水蒸气，从加入的1 3 0 1 5 0 提高到1 0 0 0 “0 0 ，加强了活化作用。与炉子配套的蓄热室有两种形式。一种是砖砌式，须在外边加固，但建炉投资要省一些，另一种为直立钢筒式，这种蓄热式的造价要高一些，但比较气密，也散热少。以上这两种形式，都装有热交换介质格子砖，排烟时吸收储存烟气中的热量，从而又降低了排烟温度。进蒸汽时格子砖热量放出，将饱和水蒸气过热，每个蓄热室换热面积为2 4 0 平方米，共5 6 层格子砖。底拱承受格子砖重量，因而多为半圆拱。汽管开孔喷入蒸汽，若坏了，在外面就可更换。水封作用主要有三：( 1 ) 防止空气漏入炉内，稳定系统的温度和压力；(
12、2 ) 加料和疏通产品道；( 3 ) 防止有毒有害气体外逸，造成中毒事故或大气污染。水封由水封槽和水封盖组成，水封槽由型钢和钢板组成。内边框比外边框高5 姗，以防止冷却水流入炉内，影响系统炉温平衡，防止料槽耐火砖开裂。水封盖为了轻便和耐用，一般用不锈钢板加工。卸料器：卸料器由型钢和钢板制成，是双层密封定体积卸料器j 除密封外，还可起到调节和稳定产品质量的效果。为防止动板渗炭增厚，影响操作，好多厂家采用不锈钢板做动板，解决了渗碳增厚问题，推拉也轻便了。空气管和蒸汽管：炉内助燃用空气，由送风机和空气管输入，空气管有制式的，也有用钢板卷制的。前5 1者使用寿命长，后者易锈蚀损坏，增加了拆卸安装次数。
13、空气量大小的控制，都用所装蝶阀和插板控制。蒸汽管采用无缝钢管，流量大小由蒸汽流量计控制。仪器和仪表：炉温高低由热电偶和数显仪表指示，器的使用性和经济性，热电偶使用镍铬、大小也由压力计控制。入炉蒸汽量控制，烟道烟囱：调节炉温高低，由空气量大小调节。考虑这些仪镍硅的。压力指示采用压力计测出，空气流量的一般都安装有蒸汽流量计。活化炉排气由烟道经烟囱排出。排气烟道由耐火黏土砖和红砖黏土砖砌成。烟囱用砖砌烟囱最好，它排气量大，抽力大，使用寿命长。也有用钢烟囱的，虽然投资省，但使用时间短，排气量抽力也不大，拆装又费劲，若资金充余，应该建一座标准砖烟囱。3 物料和混合炉气在炉内的流程( 一) 物料流程：斯列
14、普活化炉属立式流动固定床，炭化料经筛选后，用加料斗或加料车加入到炉内，炭借助重力作用沿产品道缓慢地向下移动，前后经过预热带，补充炭化带，活化带，冷却带。在活化带与活化剂接触，得到活化，最后由卸料器卸出。炭在活化带除借助重力向下移动外，还沿着活化带的马鞍砖走“之”字形路径，达到延长时间，加长路径和均匀活化的目的。( 二) 混合气体的流程( 如图三)斯列普炉体本身，根据活化原理，内分为两个并列的半炉，上部由上连烟道与两个蓄热室平行连接，下部由下连烟道，使并列两半炉连通。按操作及化学反应变化，将加活化剂水蒸气的半炉称之为冷却半炉，可燃气体加空气的半炉称之为加热半炉。当左半炉冷却时，关闭该半炉的烟道闸
15、阀，及空气总蝶阀，打开蒸汽阀，由蓄热室底部加入1 3 0 1 5 0 的水蒸气，由下而上，经蓄热室墙体和格子砖，吸收了已储存的热量，到蓄热室顶部，水蒸气过热到1 0 0 0 1 1 0 0 左右，经上连烟道，进入左半炉，进行从上到下的活化作用。进入右半炉即上连烟道一上近烟道一上远烟道一中部烟道一下远烟道一下近烟道一下连烟道一下近烟道一下远烟道一中部烟道一上远烟道一上近烟道一上连烟道。高温混合气流经蓄热室自上而下地与格子砖产生热交换，温度由1 0 0 0 1 1 0 0 降至3 0 0 4 0 0，气体由烟囱排走。3 0 分钟切换后，流经方向相反。如此循环，反复多次进行，使炭受到了活化。5 2水
16、蒸汽烟气图三准备气体流程图1 左蓄热室2 左半炉3 右半炉4 右蓄热室5 上连烟道6 下连烟道4 斯列普活化的结构设计思想斯列普炉在中国已有5 0 年历史，到目前为此，除了与多段炉可比外，其它炉型无法相比，是一种较好的炉型。斯列普炉的结构设计特点如下：( 1 ) 设计了节能装置左右两个蓄热室，能使排出的热量加以回收，使饱和蒸汽变成了过热蒸汽，加强了活化作用。( 2 ) 活化带马鞍砖的设计使用，使活化途径延长了。( 3 ) 使活化产生的可燃气体在侧烟道内燃烧，对产品大有好处。( 4 ) 设计了有腿的半马鞍砖，使炉芯砖两侧边道打开成为现实，保持了产品质量均衡性，有效的利用了产品道。( 5 ) 卸料
17、器设计，既能起出料作用，密封作用，又对产品性能高低起到调节作用。( 6 ) 炉墙上通风采取了格栅墙，使入炉空气均匀分布，保持了炉温的一致性，且燃烧完全，减少了污染物的排放。5 斯列普炉子的设计原理对斯列普炉的试验和设计不大清楚，只能就炉子使用中的反映做一些初步的分析，设计时考虑对炭粒的活化作用，而活化作用对该炉讲就是如何起到扩散渗透的作用。炉内活化带异形砖码砌出产品道和混合气体道，使混合气流起到扩散、渗透作用，使活性炭形成发达的孔隙。为此反映出以下一些设计特点：使可燃气体的产生和燃烧有机结合，两半炉各负其责。炉子设计中巧妙地分为两个半炉。当一个半炉起活化作用时，产生出的可燃气体，在另。半炉中燃
18、烧，提供了热量，保S 3持了炉温。为使炉温变化小，两半炉每半小时交叉切换一次。设计的预热带和补充炭化带，使半成品炭化料逐步加热，以避免炭化料突然进入高温区。活化带下边的冷却带，使活化过的活性炭逐步冷却下来，避免红炭出炉。补充炭化带异形砖两侧加开了斜孔，为使炭化料的挥发分进一步排出，为防止活化带马鞍上积渣大有好处。活化带马鞍砖独特的设计，更是既形成混合气流的气道，码砌后又形成上下直通的产品道，为混合气流的流过和产品的翻动活化创造了条件。卸料器的密封，卸料，调节产品的性能作用，解决了实际问题，起到了三方面的作用。炉内空气量大小是通过侧烟道墙上的风道和格栅孔送进去的。操作空气总蝶阀，就可按运转状态送
19、入。按道理讲，冷却半炉不需要空气，但为了炉温不致于降低过多，也为了安全，冷却半炉也要送入压力为2 0 0 P a 的空气。从原理上讲，在加热半炉送入空气，应使炉气混合燃烧后，氧含量不大于O 2 。空气也是各点调温的手段，即温低加风，温高减风。水蒸气主要用来作活化剂。使部分水蒸气只从蓄热室底部进入，经过和吸了热的格子砖接触，饱和水蒸气变为过热水蒸气，温度由1 3 0 1 5 0 升到1 0 0 0 以上，进入炉内，流量大小都装有蒸汽流量计控制。过热蒸汽在炉内由上而下循环活化，并产生可燃气体供另半炉需要，一般情况下，工厂都建有锅炉房，本厂提供蒸汽，个别大单位，靠电厂近，使用电厂送来的蒸汽。至于密封
20、和冷却水蒸气，在流量计前由管线接到使用处使用。活化炉排出的气体，多由烟道经烟气切换阀和调节阀送入烟囱内排入大气，调节阀还起着调节烟道抽力和炉内保持微正压的作用。烟气切换阀换火时大开大关。冷却半炉关住，加热半炉打开。两个蓄热室出来的烟道，须根据各厂的实际，确定走地上或走地下。地下水位深，就可以走地下，且地面上也整齐好看，若地下水位浅，必须走地面上。走地面加上保温层庞大不美观。烟道走地下时，烟囱底部的烟气入口可留低一些。若烟道建在地面上，烟囱的烟气入口，可留得高于地面。烟道设计中，考虑之一是沿程阻力小，二要散热少，三要有一定的强度。6 物理活化法的作用和原理以气体为活化剂物理活化法，就是将炭化过的
21、半成品炭化料，在加热到8 0 0 9 5 0条件下，通过进一步的热解作用，进行充分的氧化反应，制成具有极为发达的内部孔隙结构和巨大的比表面积的各种粒状活性炭。所采用的气体为各种含氧气体，如二氧化碳，水蒸气，空气或它们的混合物。气体活化法常用于硬质原材料，如果壳，硬质煤的生产。而软质材料要采用气体活化时，大部分须进行变质处理，即原料要破碎、磨粉、捏合成型，再炭化活化。关于物理法的气体活化机理，迄今还没有得出统一的见解，特别是缺少一种定量的活化理论。但是，通常认为活化反应时存在以下几个阶段，使得炭粒内部进一步产生与发展5 4了孔隙结构。活性炭是炭化料经过活化过程的多孔物质。它具有发达的孔隙结构，因
22、而有巨大的比表积，所以有较强的吸附能力。它的孔隙结构产生分以下几个阶段：第一阶段：( 1 )吸附炭化过程裂解产物的原始孔被清洗；( 2 )活化点形成新孔隙；第二阶段：( 3 )细孔的扩大；( 4 )闭塞孔被打开。第三阶段：( 5 )相邻细孔的合并。在第一阶段中，热解和活化作用，清除了孔内焦油和无序碳等。活化气体以相当大的反应速率，使其变成简单的化合物如C O 、C 0 z 、H 。等，使表面变得清洁，不饱和碳暴露于表面，经与活化剂反应，形成了新的细微孔，增大了炭粒内部的比表面积。这时活化气体尽管可以和碳晶体表面接触，但部位不同，却有着不同的反应速率。一般认为，基本微晶的边缘和棱角处的碳原子以及
23、晶体错位或缺陷处的碳原子，原子价未饱和，因此它们是更为活泼的。这些活化点上的碳原子和活化剂( H 2 0 、c 0 2 、空气等) 暂时形成络合物，继而以气态氧化物形态( c O 或c O 。) 离开表面，结果产生了新的孔隙，同时，又出现了新的不完全饱和碳原子，可以继续进行活化。不同活化剂的反应式如下：1 ) 碳与水蒸气的反应碳与水蒸气的反应为吸热反应，其反应式如下：c 十H 2 0 譬坠星螯c o + H 2 1 3 1 5 k J当水蒸气过量时，可能产生以下反应，其中的氢气，又会使水蒸气的反应受到抑制C + 2 H 2 0 ，C 0 2 + 2 H 2 7 4 9 4 k J一般认为，温度
24、在7 5 0 9 5 0 之间时，碳和水蒸气的反应机理如下：C + + H 2 0 弋2 2 2 毒C ( H 2 0 )C ( H 2 0 ) 一H 2 + C ( 0 )C ( 0 ) 一C 0式中：C L 指位于活化点上的碳原子。( 0 ) 表示处于化学吸附状态。如果生成的氢被结合在活性点上，会妨碍主反应的进行。C + H 2 与专jC ( H 2 )同时有氢存在时，还可能产生极为缓慢的以下副反应：5 5C + 2 H 2 C H 4 + 7 9 5 k J2 C + 2 H 2 卜C 2 H 4 + 5 9 1 k J2 ) 碳同二氧化碳的反应碳与二氧化碳的反应也是吸热反应C + C
25、0 2 - 2 C 0 一1 7 2 5 k J一般认为碳与C 0 。反应机理有以下两个方案：方案AC + + C 0 2 C ( O ) + C 0C ( 0 ) 一C 0C O + C 弋2 jC ( C O )以上所形成的C 0 将妨碍主反应的进行。方案BC + + C 0 2 乓i ：jC ( 0 ) + C 0C ( 0 ) 一C O由于用二氧化碳活化时，其反应能量比水蒸气活化的反应能量小，因此需要温度更高。实际生产上应用的活化剂是炉内形成的大量烟道气，另外还通入一定量的水蒸气，故活化剂是一种混合活化剂。3 ) 补充活化的副反应以上两种反应都是吸热反应，都需另外补充热量，生产上是向冷
26、却半炉输入少量的空气，使活化反应所产生的可燃气体燃烧掉一部分，以保持炉温变化不大，其副反应如下：C 0 + l 2 0 2 C 0 2 + 2 8 6 4 k JH 2 + 1 2 0 2 H 2 0 + 2 4 2 k JC H 4 + 2 0 2 卜C 0 2 + 2 H 2 0 + 3 8 4 k JC 2 H 4 + 3 0 2 + 2 C 0 2 + 2 H 2 0 + 1 3 4 k J活化炉加入水蒸气，补充上空气，就能继续保持活化，活化剂的供给和活化反应的进行，不需要再消耗其它能量。4 ) 活化反应的催化性炭灰分中的某些成分，在活化时可起到催化作用，如含有铁、铜、碱金属和其它金属
27、的氧化物以及碳酸盐对活化反应起到催化作用，有时也专门加入一些。但这些物质虽然能起到加速加快活化反应速率的作用，却对微孔孔隙发展产生一定的妨碍作用，即能使已形成的微孔变大。灰分的存在对吸附和催化不利，因此，活性炭生产中，要求原料的灰分低一些好。5 ) 碳同氧气的反应碳与氧气的反应，是明显的放热反应，其反应式如下：C + 0 2 C 0 2 + 3 8 6 9 k J2 C + 0 2 - 2 C 0 + 2 2 5 7 k J5 6以上反应一般不超过6 0 0 。由于反应要放出大量的热，所以炉温不易控制，极易出现过热，形成不均匀活化。剧烈的反应，使炭的烧失不仅限于孔隙内，而且还发生在颗粒的外表上
28、，使其造成严重的损伤。同时，用氧活化时还会形成炭表面的大量氧化物。在实际生产中，很少采用空气( 氧气) 作为活化剂。6 ) 不同活化反应速率比较下表列出碳与二氧化碳，氧气，水蒸气和氢气的反应时的相对速率。可以明显地看出，碳与氧气的反应过分激烈，而碳与氢气的反应又十分缓慢。比较适宜的是碳与水蒸气、二氧化碳的反应。事实上，大都采用水蒸气和二氧化碳作活化剂。而水蒸气比二氧化碳与碳的反应速率高，加之，二氧化碳的分子量又大，尺寸也大，所以二氧化碳向炭粒内部孔隙系统扩散慢，故进入微孔的C 0 。受到一定的限制。表1碳同有关气体的相对反应速率( 8 0 0 ，0 1 大气压)活化气体相对速率备注C + 0
29、21 1 0 5C + H 2 03水蒸气C + C 0 2l烟道气C + H 23 1 0 3由表中可知，碳与氧反应太激烈。常用的是水蒸气和烟道气。两者比较，水蒸气反应的速率较大，所以，若用水蒸气作活化剂，温度可低一些，而要采用二氧化碳作活化剂，则活化温度高一些。活化过程反应速率还随原料不同而异。原料不同时，要采取不同的温度。表2不同原料的活化速率对比( 相对值)活化温度( )7 5 08 5 09 5 01 0 5 0桦木炭0 0 7 50 8 52 6无烟煤O 0 5 50 4 61 3 5上表木质炭反应速率大，故炉温低一些，而无烟煤需提高温度。表3不同活化剂在不同温度时的反应速率活化温
30、度( )8 0 08 5 09 0 09 5 01 0 5 0H 2 0O 0 2O 4 10 8 2 5C 0 20 0 50 4 61 3 5该表说明，水蒸气与碳反应速率大于二氧化碳，7 ) 烧失率控制活化程度的标准某一种炭化料，在一定的范围内，烧失率越高，制活性炭的烧失率，以获得所需性能的活性炭。5 7故前者活化温度低于后者。性能越好，从小试验到大生产，要控烧失率：活化前炭重一活化后炭重活化前炭重活化得率2 燃1 。活化前炭重1 0 0 在大生产中烧失率和得率是最后计算出来的。因此，以此控制产品的性能较麻烦。实际应用中，炉前主要分析堆密度或水容量就行了。根据分析结果，决定卸料时间或保持出
31、炉产品的均衡性。7 如何建造斯列普活化炉斯列普活化炉的建造，包括选址，构筑基础，柱梁、平台的施工，炉子和蓄热室的砌筑，炉芯砖的码砌，以及金属物件的加工安装，烟道、烟囱的连接等。1 ) 斯列普活化炉的选址：斯列普活化炉高达十几米，重达数百吨，造价也比较高，故炉址须选好。如地基较好，水位应深，离锅炉较近，离半成品车间也不能太远等。( 1 ) 开挖基坑炉基础位置确定好后，先根据基础图纸，放出基础开挖尺寸线，放出中心线，确定地面标准零位线。每边应比实际尺寸扩大3 0 厘米。四角装上龙门架，标出开挖边线。土质较好，可垂直挖下去，若土质不好，还须放出放坡线，以防开挖时塌方。基坑挖好后，对底部应先进行目测，
32、看有否人工回填部分，还要钎插基底部土质的均匀性，特别是标基和座基处，更要钎插检查。一旦有古坟，人工回填土，均要采取措施处理。即挖出劣质土，回填砂石土或三七灰土，层层夯实，以防后患。完后按图纸上尺寸，检查基础尺寸和深度，尺寸不足时，应修挖够。检查无误时，将C 。垫层先浇灌好，为减少基础混凝土的浪费，保证满堂口大板基础的整齐，防止四周边土掉入基坑内，最好四周砌一圈高9 0 1 0 0 厘米的1 2 0 单砖墙或立一圈钢模板。( 2 ) 布放、排列、绑扎钢筋先在垫层上打出纵横线，打出标位框，然后将底层纵横向钢筋布好、绑好。钢筋长度不够时允许按规定搭接，但布放时应将接头错开。底层钢筋完成后，先将马凳支
33、好，再将上层的纵横钢筋布放绑扎牢靠。将柱筋按炉基础位置确定好，绑扎好，并再次检查好相互位置尺寸。( 3 ) C 。、C z o 混凝土浇灌再一次检查所布钢筋规格、数量，相互位置无误后，即可开始进行按规定的比例进行搅拌混凝土，开展混凝土的浇灌工作( 也可用商用混凝土) 浇灌时采用逆向浇灌法，配比要准确，水灰比要适当。浇灌一定量后，要保留好试块，以备日后查其强度。浇灌时边浇5 8灌边振动，保证浇灌后的密实度，做好接茬工作。对振好的基础，要大致找平压光。( 4 ) 浇灌好柱、梁、座与平台梁、柱、平台、座是支撑炉体的主要结构的构件，必须分两次浇灌，把好质量关。先支好柱座模板，浇灌完后，再支好梁、板模板
34、，正确布放钢筋，然后把预埋件定位绑好，浇灌振动好混凝土。表面要找平抹光，做好遮盖保养。2 ) 炉子的砌筑和要求混凝土构件凝固好后，即可在上面砌筑了。( 1 ) 炉子所用耐火材料及其制品，要符合技术指标，并且有出厂合格证。( 2 ) 砌筑炉砌体要灰缝满浆。耐火砖灰缝2 3 毫米，硅藻士砖5 毫米，红砖为8 1 0 毫米，拱砖耐火砖缝l 1 5 毫米。砌体应错缝砌筑。表面应勾边。( 3 ) 墙的垂直度应每米不大于3 毫米，全高不大于1 0 毫米，平整高每2 米不大于5毫米，全长不大于1 0 毫米。( 4 ) 耐火材料之材质，应与耐火砖一致，混料配比熟料应占6 0 以上，且生、熟粉细度均在1 2 0
35、 目以上。调配好的混浆要有一定的黏度和柔和性。( 5 ) 炉墙的膨胀缝按图纸尺寸留好，砌直，且缝内应清理干净，并填夹好硅酸铝纤维毡。( 6 ) 耐火砖和红砖，因膨胀系数不同，加之炉墙不是太高，可以互不牵连。一般是先砌红砖，然后在红砖的内表面用砂灰抹1 2 厘米厚的平面，再贴一层硅酸铝纤维毡，起保温、密封和收缩作用，用泥粘贴时接口应对严。( 7 ) 凡用硅藻土保温砖处，均应一块块去砌，决不允许干排后，浇灌泥浆，否则将起不到密封保温的作用。( 8 ) 不足一块砖的砌筑，最好用切砖机加工，若用手工加工，尺寸也要加工规矩。砌筑时，不准加工面朝向火焰面；( 9 ) 砌红砖的灰浆标号不应太高，以防止升温中
36、出现太多的裂缝，一般按水泥：耐火土：砂子= 1 ：1 ：5 5 就行了。砌红砖时，还要均布压入排气管，大约2 2 5 米长，2 米高压一根，遇到纤维毡要穿透孔，并注意留好空气道。( 1 0 ) 炉芯砖要干码砌，活化带砖不允许垫泥和砍凿，要用角磨机上合金磨轮磨平，上下层接触面，不得出现大的缝隙。为使活化带产品道宽窄一致，上下垂直，须以四周墙中心线为准，两炉芯砖端面拉好中心线控制，层层行行拉线干码，做到层层水平，行行平行。冷却带，补充碳化带的特异形砖，码砌时可适量垫干泥找平。码砌过程中，要求砖与砖纵向顶紧，8 4 砖左右垂直缝小于2 毫米，大于者，以加水玻璃的耐火泥填抹平，以防止往气道内漏料。行与
37、行中心距应保证，防止尺寸累积过大，将两边道挤窄，同时也使产品道变倾斜。码砌到炉墙出台处，边道内应灌3 5 厘米厚的耐火混凝土封严，防止上下串气。烟道盖板和特异形砖接触处的：5 9缝隙也要封死。码砌异形砖过程中要用木锤或橡皮锤打严实，不允许用铁锤。炉芯砖的码砌和炉墙的砌筑，可以砌了一项再砌一项，也可以两项交替进行，要看现场条件决定。特异形砖质量唐山的最好，但价格偏高，山西左云、阳泉的特异形砖也可使用，且价格较便宜，主要根据厂家的条件去定。3 ) 蓄热室的砌筑和要求按图纸砌好蓄热室的底部，圆墙内砌耐火楔形砖，外层砌红砖。内层也可用F 一4 3 、4 4 砖，耐火泥和灰缝与炉墙同。码格子砖的底半圆拱
38、，考虑耐压强度，要用F 一2 9 、F 一3 0的宽楔形砖，泥料用耐火水泥，细骨料粉砌，靠圆墙的两端要用耐火砖顶死。为保险起见，也为了找平半圆拱顶部还可浇注1 5 厘米厚的钢筋耐火混凝土，内加忙o1 8 钢筋找平，也可用F 一1 4 耐火砖找平。在园筒内墙面上，以上连烟道中心线为基准线，在圆墙内下拉出四条十字垂线。干码格子砖，以7 0 毫米宽木样板做靠尺，一行行去码。码完一层往上移一层。码两层T 一3 标准砖后，7 0 毫米7 0 毫米格子孔即可显出。码砖时，有的砖不平稳，允许垫泥找平。同行砖之间不能靠紧，应留出2 3 毫米缝隙。码砌时一定注意上下孔对正，以保证上下直通。蓄热室耐火砖圆墙与钢筒
39、之间，还要砌一层一砖长的保温砖，一般是硅藻土保温砖，为缩小灰缝，2 3 0 砖须直立砌两圈。该砖须一块块立砌，砌严，杜绝干码后往里灌浆的施工方法。砖前钢圆筒内表面还贴一层2 3 毫米厚的石棉板，以防钢筒腐蚀。两种砖之间的缝隙，须用l ：8 的水泥，珍珠岩填充隔开，且每2 米高，要用硅藻土砖隔开，以防温度高下沉后形成空洞。园筒墙每砌1 5 米左右，内壁须刷一层耐火保护层，然后再将格子砖码砌起来。砌筑中遇到人孔或上下烟道口，要砌好圆拱口。两圆相交处，允许对称出台或退台砌出，但出、退台尺寸须一致，以保持美观。上连烟道内的空气分配孔要按图砌筑好，均布留出空气分布孔。砌人孔和上连圆拱时，下部的受力处，原
40、硅藻土砖须用耐火砖支撑，以技持上部传来之力。砌拱时必要的拱模须用，以保持形状。为使圆墙直径大致相等，内墙面垂直，要随时用水平仪或弧形样板校正。蓄热室项拱可以用耐火混凝土浇灌，也可用卜1 9 、F 一2 0 耐火砖砌好。耐火混凝土须用高铝水泥和矾土骨料。配比和水灰比按规定。浇灌时留出测温孔，并应振捣密实。砌筑耐火砖拱，应拉线先砌好两边的拱脚砖，并使该砖后的空隙用标准耐火砖顶死。砌拱前支好木模，且试干码一次，以确定砖量，规格和灰缝大小，每一环砖均应打入锁砖。砌完后拆去木模，并对拱内表面进行整修及勾缝。然后封严两端头，并将内表面涂一层耐高温涂料层，拱顶再做好保温层，面上压实，抹3 5 厘米的水泥沙浆
41、，有的上钢板盖，有的不上均可。不上的要保持好出水。蓄热室顶封法与炉顶相同。内墙高温涂料：耐火水泥：耐火泥料= 1 ：4 ，加水后成泥糊状，另加水玻璃1 0 。要求达到干后层既不掉灰，也不起皮。一般均匀涂刷一层即可。6 04 ) 金属构件的加工和安装( 1 ) 卸料装置按图加工，要做到出料孔孔位正确，活动出料板间隙合适，定位准确，防止焊接变形，达到装炭容量一致，推拉轻便灵活，密封可靠。( 2 ) 蓄热室钢筒体及上连烟道简体加工要保持园度和各个孔位，焊缝应双面焊，达到气密美观。上连烟道加工方法同上。涂漆保护，底漆刷一道红丹防锈漆，面漆为耐高温漆或铝粉漆。( 3 ) 保护架安装和组合活化炉炉架采用死
42、炉架，即“# ”字形焊接炉架，考虑受力情况，横向用整工字钢，竖向为分段工字钢。护炉架既起箍炉作用，又是梯子平台，风管安装的支撑点，同时有6 根立栓还是防雨棚的支柱，组装焊接时，护炉柱的工字钢面要与红砖墙面靠严，并错开人孔和空气入炉管，要做到横平竖直，焊口牢靠。由于四个墙角处受力最大，所以每一圈的四角处工字钢槽内应多焊一个6 = 6 毫米的9 0 。平板加固。( 4 ) 加工安装烟道调节阀和排烟气阀阀板用铸铁做，且应机加工保证其平整度和尺寸。安装后应关闭严密不漏，开启应灵活轻便，也就是闸板和框架间左、右、前、后有5 1 0 毫米的间隙。调节阀用减速器升降最好，可准确的微调大小。切换排烟气阀可用手
43、动和气动，也可用机动开启和关闭。不论手动或机动，均须配重平衡，以使动作轻便。( 5 ) 防雨棚防雨棚屋架装在护炉柱的立柱的工字钢上，并以角钢做檀橼，互相牵连，形成一整体。有足够高的空间，方便桶炉。使屋架的下弦装在4 米高处，棚顶盖金属瓦棱板或石棉瓦，瓦与瓦纵横要搭头，且以勾钉固定，以防漏雨和风大时掀起。电动葫芦的轨道2 0 4 工字钢，要固结在屋架上弦的中部焊接，而且要牢靠。吊料端工字钢长时，工字钢上面要焊斜拉角钢加强。( 6 ) 水封槽安装炉子的料槽砌好后，要将水封槽槽钢扣上去。扣装前先铺上耐火泥，再将槽钢扣上去，并压严实，这样就不会漏气。扣装槽钢上平面要用水平仪找平，以保证焊接和装水后的水
44、平度。水封槽整体重量大，加工完起吊，安装有一定难度，最好在炉顶组焊和安装，这样，起吊和安装就好多了。( 7 ) 炉梯平台为了操作方便，各操作点都应该做出平台，以方便操作和检查。平台，梯可以以炉架做依靠，焊装在工字钢上，为了冬天结冰防打滑，凡是脚踏处都用带棱的棱形板。( 8 ) 空气管系统两根左右主风管，直通炉子的两侧，上下接1 5 9 管，入炉管接1 0 8 管，1 5 9 蝶6 1阀控制系统的流量，每一入炉处再装一插板阀，以便微调流量和起封炉作用，同时开炉时可当做盲板使用。以下是半炉的空气系统图( 图四) ，另一半炉与之对称。主风管流量压力控制，入炉管按炉温高低调控，炉温高关小，炉温低开大。
45、( 9 ) 蒸汽管系统水蒸气是活化炉的主要活化剂，需要控制单位时间的入炉蒸汽量，要在来汽方向装蒸汽流量计。如图五所示，蒸汽由蓄热室底部进入炉子。连续进半小时，再转至另一蓄热室，如此循环通入，使活化炉不断得到所需的蒸汽。在蒸汽流量计前，接出卸料槽的密封和冷却蒸汽，再接上开炉调节炉温的蒸汽管。图四半炉空气系统图1 主风管2 1 92 、7 入炉风管3 插板阀4 1 5 9 蝶阀5 2 1 9 蝶紫阀6 离心风机图五蒸汽管系统1 8 0 阀门2 8 0 流量计3 主蒸汽管8 04 8 0 球阀5 入炉蒸汽管3 ”46 1 丢管7 调控蒸汽管( 1 0 ) 喷涂防腐保护层炉子上所外露的金属构件要涂漆保
46、护。喷涂前要除锈，而后先涂一层红丹防锈底漆，6 2面漆应该是磁漆或铝粉漆，颜色根据双方协商确定。8 )开炉、停炉操作规程和注意事项( 1 ) 开炉开炉条件必须在开炉前具备。活化炉建于春、夏，可以不采取烘炉方式烘干，可直接开炉。若活化炉建于秋、冬，则开炉前应烘炉5 7 天。烘炉时，烧锯末、木材均可，可在各侧烟道、蓄热室底部装入燃料点燃。烘时火苗不宜过大，维持微火即可，最高温保持在3 0 0 即可。烘前炉内可不加半成品，将调节阀开启5 厘米，两排烟切换阀各开启三分之一。为减少炉内吸入外界空气，可将人孔，出料槽堵塞，人孔暂用麻袋或纸板堵上。烘炉结束，炉子冷却下来，人要进炉内检查。检查有无隐患，如有问
47、题要设法解决。烘炉结束后，可以准备开炉。要做工作有：a 检查和疏通产品道；b 检查风机和送风情况，并试运转；c 用煤粒或炭料冲洗干净产品道；d 若气道无漏炭，可将各人孔封严；e 绘制好升温曲线，备好燃料和烧火用具及工具；f 用整齐的无烟粒煤或炭化料或开炉炭装满炉子；g 备好手电和应急灯，备好气体分析仪。使装满炭的炉子，按确定的升温速度，点火升温，达到加入蒸汽和周期切换，满足生产活性炭工艺条件的目的，即为开炉顺利完成。开炉时有多种方法，如燃油法，烧气法，加煤块燃烧，烧木材法等，方法虽然不同，但目的都一致，都是为了让活化炉能开动起来。具体采取何种方法，须根据各厂家的具体情况而定。需要说明的是自然法
48、开炉法，它不加燃料而是加入刚出炉的炭化料，靠其本身所含热量，逐步进行调控，使炉子达到加入水蒸气和达到周期切换的条件，调整到生产出活性炭的工艺要求，并生产出符合要求的活性炭。此法需经验丰富的人员开炉，故一般不用此法，开炉前对参加人员最好进行一次培训。开炉采用燃煤法为例。开炉人员须知：开炉初期，目的是使炉砌体逐步加热，使炉内所加半成品炭，逐步获得热量升温，因此要防止大量的空气进入炉内燃烧。这一阶段比较好操作，但要经常观察燃烧室情况和炉温上升趋势，炉压力变化情况，及时调整。当1 、2 点温度升到2 0 0 后，开炉进入不安全期，这时须经常分析炉气成分和含量，重点在9 、1 0 点取样分析，看C 0
49、含量的高低，要控制在5 以下，若偏高，应开大调节阀排放2 3 分钟，以确保开炉安全。开炉过程中应定时放料避免烧结和堵塞产品道。开始点炉，每四小时放料次，而后根据情况缩短至2 小时，l 小时一次，但不能允许大放料。若炉内某点炉温达6 0 0 以上，气道烧红，开炉即进入升温阶段，这时受控制各点的升温速度，使其按规定均匀上升。同一截面的温差应尽量小一些。日升温控制在4 0 6 8 即可。控制方法，要根据具体情况加蒸汽或6 3加大卸料量去调控，具体由负责人做决定，班长去执行。在开炉中炉内负压和烟囱抽力十分重要，要根据炉压去调抽力。保持炉压为一5 一1 0 P a 。不要随意动烟道调节阀和烟气切换阀。具
50、体操作过程是：a 用浸油棉纱在两个燃烧室点燃木材。开始火势应尽量小；b 从点火到1 、2 点炉温达到4 0 0 前，保持炉压一5 P a 一1 0 P a ，4 0 0 以后，炉压微正，1 、2 点炉温2 0 0 左右，活化带气道映红了，此时操作应特殊注意3 、4 点炉温，仍然按规定的升温速度控制，若升温太快，须加蒸汽控制，千万别失控；c 当蓄热室顶部温度升到7 0 0 以上时，加入蒸汽会与碳反应，产生可燃气体，在有氧存在条件下，会产生放热反应，使升温加速，故此时要注意炉内漏入空气量；d 当3 、4 ，5 、6 ，7 、8 点有的已达到6 0 0 以上时，且在活化炉内有可燃气体，可以向这些点进
51、行机械通风，一般是从下到上的顺序，加空气之前，左下近与右下近，左下远与右下远，左前中部与右前中部，左上远与右上远的温差应尽量小；e 开炉过程中应经常取样分析炉气成分，明确c 0 2 、c O 、0 2 的含量，特别是c O 不得大于5 ，0 。含量4 0 0 以后，不得大于0 2 ；f 当上远炉温达到7 5 0 时，应开始加入生产用的合格炭化料。每班加料一次，注意炉内料面下沉不准大于6 0 厘米。水封槽应经常加满水；g 当蓄热室顶部温度到达9 0 0 1 1 0 0 时，开始加入蒸汽用量的二分之一蒸汽量换火。若升温困难，蓄热室温度达到8 0 0 也可换火；h 炉内卸出料可重复加入炉内使用，但粉
52、末多时应过筛。卸出料如果合格，可放在一边组批。注意加卸料，换火切换不能同时进行；i 开炉中遇停蒸汽，停电，按相应的紧急措施处理；j 开炉计划项目计划进度和内容所需天数序号点火后升温，使l ，2 点达到2 0 0 2 5 0 ，并继续升l51 ，2 点到8 0 0 2升3 ，4 点到6 0 0 后加空气升到8 0 0 33升温5 ，6 点到6 0 0 后，加空气到8 0 0 24升温7 ，8 点到6 0 0 后，加空气到8 0 0 25升温9 ，1 0 点到6 0 0 后，加空气到8 0 0 2升蓄热室顶部温度到9 0 0 1 0 0 0 ，确定好冷却半炉，63加入蒸汽进行切换7调整好工艺参数和
53、产品质量2k 附开炉升温曲线10 0 08 0 06 0 04 0 0己0 0m 说明准确地绘制升温曲线较困难，因为活化炉测点较多，只能按趋势走向绘出。比如点火的第一周，指1 ，2 点升到2 0 0 。7 天以后到1 5 天各点综合上升到9 0 0 为限。1 1 ，1 2 点温度还要继续上升，达到换火的目的。所以讲升温曲线只选一个趋向，大致按此升温。各点炉温按此趋向升温即可。日升温4 0 6 0 指升哪点，控制哪个点的升温速度，其后面各点炉温较低，特别在开始，各点炉温差别较大。到后来各点都升温，差别就小了，但是还有差别。( 2 ) 停炉由于产品销售有困难，或资金周转紧张，或炉子该大修了，炉子需
54、要停下来等待或检修，停炉步骤如下：所谓停炉，就是将生产运转的炉子炉温降到常温。要求停炉重点，必须使炉内各点的温度均匀下降，日降温控制在6 0 1 0 0 停炉分两个阶段。中部炉温降至6 0 0 为第一阶段，6 0 0 以后为第二阶段。两阶段各需5 7 天。停炉前期，按正常进行加卸料，正常的进行切换，第一阶段每个出料器卸料l 3 次，第二阶段可增至3 5 次。开始出料，质量符合要求的，可按成品组批，包装入库。当出料不合格时，冷却后要过筛，然后可循环加入炉内。第一阶段的操作方法a 决定停炉后，逐步减少加入蒸汽量，最后减至原加入的五分之一量；b 逐步减少空气各点的空气量，使炉温减至6 0 0 以下。
55、第二阶段操作方法：a 将烟气、空气、蒸汽三对切换阀停止转换，使炉子两半炉平行运行；b 适当加大卸料量，并注意及时加料；c 中部炉温降至3 0 0 4 0 0 ，可将炉料全部放出。将炉子封闭起来；d 炉温降至常温以后，对炉里炉外进行一次全面检查j 然后进行针对性的维修和清6 5理，为下次开炉做好准备。7 操作控制注意事项1 ) 改造好一台质量好的炉子，要做到百年大计，质量第一。质量好的炉子，多运转1 2 年，经济效益就大不一样。2 ) 开好炉子是关键。如果开的不好，损失就大了。开炉中要专家与群众结合，积极发挥作用。开炉中升温速度要缓慢，按规定升温，不能太快，且装炉料要合格。3 ) 定时出料，定时
56、捅炉，保持产品道畅通。产品道有问题，应及时处理。炭化料挥发份高，更要注意堵塞产品道。4 ) 严格执行工艺条件，平时注意维护保养好炉子。5 ) 每天进行加热半炉的炉气成份分析，保持炉内氧气含量不大于0 2 。6 ) 根据出炉产品的性能高低，通过每天调整出料次数，保持活性炭性能的均衡性( 每天只调一次) 。18 对斯列普活化炉的认识从我国引进活化炉技术至今，全国各地从无到有，从少到多，发展到现在，据不完全统计，全国各省市，有不同规格大小的活化炉大约在3 0 0 台以上。这些炉子，在我国社会主义建设中，在全民奔小康中，发挥了巨大的作用，人们在使用的实践中认识到，生产活性炭的炉子，尽管种类众多，但适合
57、我国国情的炉子，比较起来，还是斯列普炉子好。它结构的特殊性，产品性能的稳定性，又能回收热量，环境污染小，使用周期长，因而受到活性炭行业的青睐。虽比不上多层耙式炉生产效率高，但人们对这种形式的炉型，尽管一次投资大些，还是感兴趣的。1 活性炭期刊1 9 9 1 2 3 期2 木材热解工艺3 活性炭1 9 8 1 年译4 工业炉设计手册5 工业炉修理手册6 筑炉工1 9 8 8 出版参考资料生产活性炭的炉型生产活性炭的炉型作者：贺宝林， 黄振兴作者单位： 本文读者也读过(9条)本文读者也读过(9条)1. 王登峰 斯列普活化炉自动化控制的探讨期刊论文-山西煤炭管理干部学院学报2003,16(4)2.
58、张广禄 内热式转炉的结构及工艺会议论文-20013. 董亚平.李海潮.王金水.张世润 HTSL活性炭立式活化炉研制会议论文-20014. 严国辉 斯列普活化炉的改进期刊论文-煤炭加工与综合利用2003(2)5. 李毅鹏.LI Yi-peng 斯列普活化炉尾气回收方法与效果期刊论文-煤炭加工与综合利用2005(3)6. 刘泽 斯列普式活化炉活化工艺探讨期刊论文-同煤科技2003(2)7. 管树军 管式活化炉生产载体活性炭技术改造探讨会议论文-20018. 肖宏生.张文辉 煤基活性炭生产用斯列普活化炉生产工艺探讨期刊论文-洁净煤技术2001,7(1)9. 元以栋.张旭 活性炭产业发展的几点思考会议论文-2008 引证文献(2条)引证文献(2条)1.邢贞娇 外热式旋转活化炉在活性炭生产中的应用期刊论文-生物质化学工程 2008(04)2.张学智 我国活性炭行业发展战略研究学位论文硕士 2005 引用本文格式：贺宝林.黄振兴 生产活性炭的炉型会议论文
