一种活性炭活化装置的制作方法

[0001]
本发明涉及活化炉技术领域，具体为一种活性炭活化装置。


背景技术：

[0002]
活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，是把硬木、果壳、骨头等放在密闭的容器中烧成炭，再增加其孔隙后制成，或者由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化制成，主要成分为碳，普通活性炭的比表面积在500-1700m
²
/g之间，因此具有很强的吸附性能，防毒面具中的活性炭用来过滤气体，工业上用来脱色、使溶液纯净，医药上用来吸收胃肠中的毒素、细菌或气体，是用途极广的一种工业吸附剂。使活性炭具有极强的吸附性与其生产过程的活化具有密切关系，只有经过活化，才能达到多孔的状态和具有吸附性的特点，活性炭活化过程采用的装置为活性炭活化炉。
[0003]
活性炭活化主要分为三个过程，第一个过程为干燥过程，将原材料进行预热减少其中的水分，温度不高所以原材料中的化学成分没有变化；第二个过程为预炭化过程，温度在第一过程的基础上提高，原材料受热，其中不稳定的组分发生分解反应，化学成分开始发生变化；第三个过程为炭化过程，温度持续升高，原材料急剧地进行热分解，实现炭化，产生多孔结构。
[0004]
现有的活性炭活化炉通常根据活性炭活化的三个步骤设置为相对独立的三个分体式结构，因此，现有的活性炭活化炉的总体占用空间较大，同时三个部分均需要加热且均会发生热量流失，因此会造成能耗较高，对此，本发明提出了一种将三部分结构集成在一起的集成式新型活化炉，从而达到了减小空间占用和减少热量散失从而降低能耗的效果。


技术实现要素：

[0005]
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种活性炭活化装置，解决了现有的活性炭活化炉通常根据活性炭活化的三个步骤设置为相对独立的三个分体式结构，导致占用空间较大和热量散失严重导致能耗高的问题。
[0006]
（二）技术方案为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种活性炭活化装置，包括架空底座和烟囱，所述架空底座上分别设置有反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁，所述反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁均为直立筒状，且反应三区炉壁位于反应二区炉壁的内部，所述反应二区炉壁位于反应一区炉壁的内部，所述反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁分别围成第一反应区、第二反应区和第三反应区三个独立的区间，所述反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁的上方设置有具有排烟口的平顶，所述平顶上方设置有排烟室，所述排烟室与烟囱相连通，所述排烟室的上方设置有顶架，所述顶架上设置有驱动机构。
[0007]
所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的内部均分别设置有第一反应筒、第
二反应筒和第三反应筒，所述第一反应筒、第二反应筒和第三反应筒的内部均设置有螺旋送料器，且螺旋送料器与驱动机构传动连接，所述反应一区炉壁的外部设置有进料斗，所述反应一区炉壁上进料斗与第一反应筒之间设置有通道一，所述反应二区炉壁上第一反应筒与第二反应筒之间设置有通道二，所述反应三区炉壁上第二反应筒与第三反应筒之间设置有通道三，且反应三区炉壁上设置有与第三反应筒内部和排烟室外部相连通的出料斗，所述架空底座的下方设置有可调加热源，所述架空底座的顶部和侧表面均设置有通孔，所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的内部均分别设置有与反应三区炉壁和排烟室外部相连通的进气管道。
[0008]
优选的，所述反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁均为双层中空结构。
[0009]
优选的，所述排烟室呈拱形，且排烟室的尺寸与反应三区炉壁的尺寸相适配。
[0010]
优选的，所述驱动机构分为三组，三组所述驱动机构分别驱动第一反应区、第二反应区和第三反应区的螺旋送料器。
[0011]
优选的，所述螺旋送料器的螺旋叶上设置有气孔，所述气孔的直径为0.5-0.8毫米。
[0012]
优选的，所述进料斗、通道一和通道三分别位于第一反应筒和第三反应筒侧面靠近底部的位置处，所述通道二和出料斗分别位于第二反应筒和第三反应筒侧面靠近顶部的位置处，且第三反应筒高于第一反应筒和第二反应筒。
[0013]
优选的，所述可调加热源包括燃烧器、与燃烧器连通的燃料管道以及设置在燃料管道上的电磁阀，所述燃烧器、燃料管道和电磁阀分为三组，三组所述燃烧器均呈环形分布设置分别与第一反应区、第二反应区和第三反应区位置对应。
[0014]
优选的，所述进气管道包括进气管道一和进气管道二，且进气管道一和进气管道二在第一反应区和第二反应区内间隔设置，相邻两个所述第一反应筒和相邻两个第二反应筒均分别与同一进气管道一和进气管道二相连通。
[0015]
（三）有益效果本发明提供了一种活性炭活化装置，具备以下有益效果。
[0016]
（1）、本发明通过设置架空底座、第一反应区、第二反应区、第三反应区和可调加热源，将第一反应区、第二反应区和第三反应区均设置在架空底座的上方，且第一反应区、第二反应区和第三反应区外部的反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁层层包围，达到集成效果，从而减小活化相邻两个步骤之间的间距，降低整体占用空间；反应一区炉壁、反应二区炉壁和反应三区炉壁均为中空结构，减小向外散热效率，同时层层包围，达到从边缘到中间温度逐步升高的效果，中间向外散失的热量可作为预热能源，边缘向内传递的热量可为中间的环节提升温度，从而达到能源合理利用、减少散失的效果，从而能够降低能耗，解决了现有的活性炭活化炉通常根据活性炭活化的三个步骤设置为相对独立的三个分体式结构，导致占用空间较大和热量散失严重导致能耗高的问题。
[0017]
（2）、本发明通过设置第一反应筒、第二反应筒、第三反应筒、通道一、通道二和通道三，第一反应筒、第二反应筒和第三反应筒均竖直设置，减小占地面积，通道一和通道三分别位于第一反应筒和第三反应筒侧面靠近底部的位置处，通道二位于第二反应筒和第三反应筒侧面靠近顶部的位置处，因此原材料在第一反应筒内从下向上运动，然后在第二反应筒内从上向下运动，最后在第三反应筒内从下向上运动，整体结构紧凑，在减小占地面积
的同时不减少原材料的活化的过程和时间，以确保能够达到合格的产品。
[0018]
（3）、本发明通过设置气孔、可调加热源和进气管道，可调加热源的燃烧器与第一反应区、第二反应区和第三反应区的位置对应设置，通过电磁阀可以对第一反应区、第二反应区和第三反应区分别单独供热，同时进气管道可以通入空气和反应气体，分别达到降温和促进反应的效果，气孔能够保证气体流通，从而达到分别对第一反应区、第二反应区和第三反应区的温度进行调控的效果，可控程度高，实用性强。
附图说明
[0019]
图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明内部结构示意图；图3为本发明第一反应区、第二反应区和第三反应区俯视布局图；图4为本发明反应三区炉壁结构正剖图；图5为本发明可调加热源俯视结构示意图；图6为本发明螺旋送料器结构示意图。
[0020]
图中：1、架空底座；2、烟囱；3、反应一区炉壁；31、第一反应区；32、第一反应筒；33、通道一；4、反应二区炉壁；41、第二反应区；42、第二反应筒；43、通道二；5、反应三区炉壁；51、第三反应区；52、第三反应筒；53、通道三；6、排烟口；7、平顶；8、排烟室；9、顶架；10、驱动机构；11、螺旋送料器；111、气孔；12、进料斗；13、出料斗；14、可调加热源；141、燃烧器；142、燃料管道；143、电磁阀；15、通孔；16、进气管道；161、进气管道一；162、进气管道二。
具体实施方式
[0021]
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做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。
[0022]
如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种活性炭活化装置，包括架空底座1和烟囱2，架空底座1上分别设置有反应一区炉壁3、反应二区炉壁4和反应三区炉壁5，反应一区炉壁3、反应二区炉壁4和反应三区炉壁5均为直立筒状，且反应三区炉壁5位于反应二区炉壁4的内部，反应二区炉壁4位于反应一区炉壁3的内部，反应一区炉壁3、反应二区炉壁4和反应三区炉壁5分别围成第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51三个独立的区间，反应一区炉壁3、反应二区炉壁4和反应三区炉壁5的上方设置有具有排烟口6的平顶7，平顶7上方设置有排烟室8，排烟室8与烟囱2相连通，排烟室8的上方设置有顶架9，顶架9上设置有驱动机构10。
[0023]
第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51的内部均分别设置有第一反应筒32、第二反应筒42和第三反应筒52，第一反应筒32、第二反应筒42和第三反应筒52从外向内包围设置，向邻近的第二反应筒42、第三反应筒52、进料斗12时间的原材料互相流通，最终流动到第三反应筒52中，反应二区炉壁4和反应一区炉壁3整体结构为多边形结构而不采用圆筒形结构，可以减小整体的体积，从而减小表面积，减小散热面、减小制作原料、降低成本，同时实现内部空间利用最大化，第一反应筒32、第二反应筒42和第三反应筒52的内部均
设置有螺旋送料器11，且螺旋送料器11与驱动机构10传动连接，反应一区炉壁3的外部设置有进料斗12，反应一区炉壁3上进料斗12与第一反应筒32之间设置有通道一33，反应二区炉壁4上第一反应筒32与第二反应筒42之间设置有通道二43，反应三区炉壁5上第二反应筒42与第三反应筒52之间设置有通道三53，且反应三区炉壁5上设置有与第三反应筒52内部和排烟室8外部相连通的出料斗13，架空底座1的下方设置有可调加热源14，架空底座1的顶部和侧表面均设置有通孔15，第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51的内部均分别设置有与反应三区炉壁5和排烟室8外部相连通的进气管道16。
[0024]
作为本发明的一种技术优化方案，反应一区炉壁3、反应二区炉壁4和反应三区炉壁5均为双层中空结构，两层之间通过连接筋加强整体结构强度，通过中空结构增强保温效果和减少热量向外部散失的效果。
[0025]
作为本发明的一种技术优化方案，排烟室8呈拱形，且排烟室8的尺寸与反应三区炉壁5的尺寸相适配，架空底座1的底部加热，热空气向上流通，同时第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51产生的烟气也想上流动，经过排烟室8和烟囱2向外部排出，烟囱2连接尾气过滤、降温等尾气处理装置。
[0026]
作为本发明的一种技术优化方案，驱动机构10分为三组，三组驱动机构10分别驱动第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51的螺旋送料器11，分别通过三组螺旋送料器11将第一反应区31和第三反应区51的原材料提升和第二反应区41的原材料向下输送，对应第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51三个独立区间的三组驱动机构10，每个独立区间内对应的驱动机构10可以是一个驱动多个螺旋送料器11，也可以是每个螺旋送料器11配备一个驱动机构10，驱动机构10为调速电机及其相关组件，供电方式为外部电源。
[0027]
作为本发明的一种技术优化方案，螺旋送料器11的螺旋叶上设置有气孔111，气孔111的直径为0.5-0.8毫米，气孔111用于气体流通和热量传输。
[0028]
作为本发明的一种技术优化方案，进料斗12、通道一33和通道三53分别位于第一反应筒32和第三反应筒52侧面靠近底部的位置处，通道二43和出料斗13分别位于第二反应筒42和第三反应筒52侧面靠近顶部的位置处，且第三反应筒52高于第一反应筒32和第二反应筒42，原材料在第一反应筒32内从下向上运动，然后在第二反应筒42内从上向下运动，最后在第三反应筒52内从下向上运动，在减小整体装置占地面积的同时确保活化的步骤和时间。
[0029]
作为本发明的一种技术优化方案，可调加热源14包括燃烧器141、与燃烧器141连通的燃料管道142以及设置在燃料管道142上的电磁阀143，燃烧器141、燃料管道142和电磁阀143分为三组，三组燃烧器141均呈环形分布设置分别与第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51位置对应，三组可调加热源14可以同时或分别对第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51供热。
[0030]
作为本发明的一种技术优化方案，进气管道16包括进气管道一161和进气管道二162，进气管道16用于补充空气和反应气体，且进气管道一161和进气管道二162在第一反应区31和第二反应区41内间隔设置，相邻两个第一反应筒32和相邻两个第二反应筒42均分别与同一进气管道一161和进气管道二162相连通，减少进气管道16的数量，同一反应区内相同类型的进气管道16在排烟室8外部连接到同一连接管上连接阀门和气源。
[0031]
工作原理：原材料经过进料斗12和通道一33到达第一反应区31内部的第一反应筒
32中，驱动机构10驱动第一反应筒32内部的原材料在第一反应筒32内从下向上运动，然后经过通道二43到达第二反应区41内部的第二反应筒42中，原材料在第二反应筒42内从上向下运动，经过底部的通道三53到达第三反应区51内部的第三反应筒52中，最后在第三反应筒52内从下向上运动，经过出料斗13出料，第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51均设置在架空底座1的上方，通过电磁阀143可以对第一反应区31、第二反应区41和第三反应区51分别单独供热或者同时供热，同时进气管道16可以通入空气和反应气体，分别达到降温和促进反应的效果，气孔111能够保证气体流通，热空气和反应产生的烟气经过排烟口6、排烟室8和烟囱2排出。
[0032]
综上可得，本发明通过设置架空底座1、第一反应区31、第二反应区41、第三反应区51和可调加热源14，解决了现有的活性炭活化炉通常根据活性炭活化的三个步骤设置为相对独立的三个分体式结构，导致占用空间较大和热量散失严重导致能耗高的问题。
[0033]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0034]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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