一種煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)，包括外熱式氧化爐、外熱式炭化爐、燃燒設(shè)備和第一煙氣循環(huán)設(shè)備；本發(fā)明專利技術(shù)還進一步提供了利用上述系統(tǒng)進行氧化炭化處理的方法。本發(fā)明專利技術(shù)將空氣與含有大量二氧化碳和水蒸氣的煙氣混合得到氧化劑，同時相應(yīng)地降低了其中的氧含，對于強度較大的成型粒料，可以取得更好的氧化效果，進而可以提高炭化效果。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于煤基活性炭生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種煤基活性炭生產(chǎn)中煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
在傳統(tǒng)的煤基活性炭生產(chǎn)工藝中，原料煤在成型、造粒后依次經(jīng)炭化、活化工藝處理，制備活性炭。目前，先進的活性炭生產(chǎn)工藝中往往還包括氧化工藝，即在炭化處理前，首先進行氧化處理。在炭化前對炭材料進行適當?shù)难趸幚?可以提高活性炭的吸附性能和產(chǎn)率。煤氧化后再經(jīng)炭化,煤的微晶結(jié)構(gòu)有很大改變。隨著氧化程度的加深,炭化產(chǎn)物微晶的層間距增大,微晶層片平均尺寸減小,石墨化程度下降。氧化不僅可以將煤的大分子側(cè)鏈和官能團氧化成為含氧基團并提前脫落,初始孔隙率提高,有利于炭化反應(yīng)的進行,還使煤分子的芳香核部分破壞,微晶層面發(fā)生扭曲或變形,為活化氣體的進一步刻蝕產(chǎn)生新的孔隙奠定了基礎(chǔ)。目前對原料煤進行氧化處理時，空氣由于容易獲取、成本低，常被用作氧化處理的氧化劑。例如CN203866039U公開了一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，包括外熱式氧化爐、外熱式炭化爐、冷卻爐；外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)連接，外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，焚燒爐的高溫煙氣為所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別供熱；外熱式炭化爐的煙氣出口經(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接，以提供氧化反應(yīng)所需氧氣。CN102153079A本專利技術(shù)公開了一種氧炭化法工業(yè)化煤制活性炭的方法及系統(tǒng)，首先將煤粉壓塊制成的成型料送入外熱式氧化爐與氧化空氣
發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化料；之后將氧化料送入外熱式炭化爐進行炭化處理生成炭化料；然后將炭化料經(jīng)過冷卻和活化處理后制成的活性炭制品。在活性炭的預(yù)處理工序中，采用氧化工藝和炭化工藝兩道工序，其中利用熱空氣作為氧化工藝的氧化劑對成型料表面進行氧化，使活性炭制品的吸附性能和產(chǎn)品得率得到提高。另外，對于高強度活性炭的需要越來越大，而高強度活性炭的制備離不開高強度的煤炭成型粒料。然而，對于高強度的煤炭成型粒料，研究認為，直接以空氣等作為氧化劑卻并非最佳選擇，難以有效地實現(xiàn)預(yù)氧化的預(yù)期效果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)以及方法，以提高成型粒料的氧化炭化效果。為實現(xiàn)上述目的一個方面，本專利技術(shù)提供的煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案：一種煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)，包括：所述外熱式氧化爐，用于對物料進行氧化處理，包括第一筒體和設(shè)置在所述第一筒體外的第一外熱夾套，所述第一外熱夾套用于為所述第一筒體內(nèi)物料的氧化處理提供所需熱量；所述外熱式炭化爐，用于對來自所述外熱式氧化爐的物料進行炭化處理，包括第二筒體和設(shè)置在所述第二筒體外的第二外熱夾套，所述第二外熱夾套用于為所述第二筒體內(nèi)物料的炭化處理提供所需熱量；燃燒設(shè)備，用于向所述第一外熱夾套和第二外熱夾套內(nèi)輸入熱煙氣；和第一煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第一外熱夾套和/或第二外熱夾套的部分煙氣與適量的空氣混合后作為氧化處理的氧化劑送入第一筒體。根據(jù)本專利技術(shù)的氧化炭化系統(tǒng)，利用外熱式氧化爐用于對物料進行氧化處理，利用外熱式炭化爐對來自所述外熱式氧化爐的物料進行炭化處理，所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐均為本領(lǐng)域所熟知，例如分別可
以是CN203866039U或CN102153079A中外熱式氧化爐和外熱式炭化爐，利用外熱夾套為筒體內(nèi)的反應(yīng)供熱。優(yōu)選地，所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐均為外熱式回轉(zhuǎn)窯。更優(yōu)選地，所述第一外熱夾套和第二外熱夾套分別包括沿其軸向設(shè)置的多個相互隔離的分段夾套，所述分段夾套上分別設(shè)有煙氣入口和煙氣出口，從而可以分別向每個分段夾套中輸入熱煙氣時，以更好地調(diào)節(jié)氧化處理或炭化處理的溫度。所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐的分段夾套的數(shù)量可以根據(jù)生產(chǎn)需要進行調(diào)整，例如可以分別是3至10個等，比如4個、6個或8個。根據(jù)本專利技術(shù)的氧化炭化系統(tǒng)，燃燒設(shè)備產(chǎn)生的熱煙氣被送入外熱式氧化爐和外熱式炭化爐，在本專利技術(shù)中，所述煙氣為天然氣燃燒后產(chǎn)生的尾氣。所述燃燒設(shè)備可以是本領(lǐng)域常用的燃燒器或熱風(fēng)爐等，為本領(lǐng)域所熟知，這里不再贅述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述燃燒設(shè)備可以根據(jù)需要設(shè)置為一臺或多臺，從而可以同時或分別向所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐提供熱煙氣。根據(jù)本專利技術(shù)的氧化炭化系統(tǒng)，利用第一煙氣循環(huán)設(shè)備將煙氣與空氣的混合氣體作為氧化處理的氧化劑送入第一筒體，其中，所述煙氣與空氣混合既可以調(diào)節(jié)煙氣成分，又可以調(diào)節(jié)煙氣溫度；另外，由于所述煙氣可以來自第一外熱夾套和/或第二外熱夾套，本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，氧化處理和炭化處理所需的溫度并不相同，從而來自第一外熱夾套和第二外熱夾套的煙氣溫度也不同，因此同樣可以利用來自第一外熱夾套與第二外熱夾套的煙氣量之比調(diào)節(jié)溫度。當然，還可以其它的方式對混合氣體的溫度繼續(xù)調(diào)節(jié)，例如進一步設(shè)置換熱器。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，所述第一煙氣循環(huán)設(shè)備可以是本領(lǐng)域常用的適于高溫煙氣輸送的設(shè)備，例如循環(huán)風(fēng)機或引風(fēng)機等，為本領(lǐng)域所熟知，這里不再贅述。根據(jù)本專利技術(shù)的氧化炭化系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施方式，所述氧化炭化系統(tǒng)還包括：第二煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第一外熱夾套的部分煙氣循環(huán)至所述第一外熱夾套內(nèi)；和第三煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第二外熱夾套的部分煙氣循環(huán)
至所述第二外熱夾套內(nèi)。根據(jù)本專利技術(shù)的氧化炭化系統(tǒng)的另一種實施方式，所述氧化炭化系統(tǒng)還可以包括輸送機、除塵器、引風(fēng)機、焚燒爐和余熱鍋爐，其中，所述輸送機用于將來自所述第一筒體的氧化物料送入所述第二筒體內(nèi)，為本領(lǐng)域所熟知，例如可以是鏈斗輸送機。所述除塵器和引風(fēng)機用于共同處理第一筒體內(nèi)的氧化尾氣，其中，所述除塵器用于對來自所述第一筒體內(nèi)的氧化尾氣進行除塵，為本領(lǐng)域所熟知，例如可以是布袋除塵器等；所述引風(fēng)機用于從所述第一筒體內(nèi)引出氧化尾氣，從而可使除塵后的煙氣進入其他單元加以利用。所述焚燒爐和余熱鍋爐用于共同處理第二筒體內(nèi)的炭化尾氣，用于焚燒來自所述第二筒體內(nèi)的炭化尾氣，得到焚燒尾氣；所述余熱鍋爐用于回收所述焚燒尾氣中的熱量。為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的的另一個方面，本專利技術(shù)還提供了利用上述氧化炭化系統(tǒng)進行氧化炭化處理的方法，所述方法包括將來自所述第一外熱夾套和/或第二外熱夾套的部分煙氣與適量的空氣混合，以使混合氣體中氧氣的含量為6～15vol％，進一步優(yōu)選為8vol％～14vol％，例如10vol％，并將所述混合氣體作為氧化處理的氧化劑送入第一筒體。其中，所述煙氣為燃料燃燒后所得，例如天然氣在燃燒設(shè)備中進行空氣燃燒或富氧燃燒所得，其中含有較多的二氧化碳和水蒸氣。所述煙氣可以是直接來自所述燃燒設(shè)備的煙氣，也可以是離開外熱式氧化爐和/或外熱式炭化爐的外熱夾套的煙氣，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，這些煙氣的組成相同。優(yōu)選地，所述混合氣體中二氧化碳的含量為5vol％～20vol％，進一步優(yōu)選為10vol％～20vol％；水蒸氣的含量優(yōu)選為10vol％～40vol％，進一步優(yōu)選為25vol％～35vol％。根據(jù)本專利技術(shù)的方法，優(yōu)選地，所述方法還包括直接向所述第一筒體內(nèi)引入二氧化碳氣體，以調(diào)節(jié)其中二氧化碳含量。如此，當煙氣出現(xiàn)波動時，仍可以保持氧化劑中一定的二氧化碳含量。在本專利技術(shù)中，造粒后的物料在進行炭化處理之前首先進行氧化處理，
以使物料在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)，包括：所述外熱式氧化爐，用于對物料進行氧化處理，包括第一筒體和設(shè)置在所述第一筒體外的第一外熱夾套，所述第一外熱夾套用于為所述第一筒體內(nèi)物料的氧化處理提供所需熱量；所述外熱式炭化爐，用于對來自所述外熱式氧化爐的物料進行炭化處理，包括第二筒體和設(shè)置在所述第二筒體外的第二外熱夾套，所述第二外熱夾套用于為所述第二筒體內(nèi)物料的炭化處理提供所需熱量；燃燒設(shè)備，用于向所述第一外熱夾套和第二外熱夾套內(nèi)輸入熱煙氣；和第一煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第一外熱夾套和/或第二外熱夾套的部分煙氣與適量的空氣混合后作為氧化處理的氧化劑送入第一筒體。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種煙氣內(nèi)循環(huán)的氧化炭化系統(tǒng)，包括：所述外熱式氧化爐，用于對物料進行氧化處理，包括第一筒體和設(shè)置在所述第一筒體外的第一外熱夾套，所述第一外熱夾套用于為所述第一筒體內(nèi)物料的氧化處理提供所需熱量；所述外熱式炭化爐，用于對來自所述外熱式氧化爐的物料進行炭化處理，包括第二筒體和設(shè)置在所述第二筒體外的第二外熱夾套，所述第二外熱夾套用于為所述第二筒體內(nèi)物料的炭化處理提供所需熱量；燃燒設(shè)備，用于向所述第一外熱夾套和第二外熱夾套內(nèi)輸入熱煙氣；和第一煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第一外熱夾套和/或第二外熱夾套的部分煙氣與適量的空氣混合后作為氧化處理的氧化劑送入第一筒體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化炭化系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化炭化系統(tǒng)還包括：第二煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第一外熱夾套的部分煙氣循環(huán)至所述第一外熱夾套內(nèi)；和第三煙氣循環(huán)設(shè)備，用于將來自所述第二外熱夾套的部分煙氣循環(huán)至所述第二外熱夾套內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化炭化系統(tǒng)，其特征在于，所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐均為外熱式回轉(zhuǎn)窯。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化炭化系統(tǒng)，其特征在于，所述第一外熱夾套和第二外熱夾套分別包括沿其軸向設(shè)置的多個相互...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許新田，趙龍，韓曉林，王洪強，張雁江，魯宗虎，趙榮善，
申請(專利權(quán))人：神華集團有限責任公司，神華新疆能源有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11