一種利用斯列普活化爐尾氣加熱烘干爐的方法

王暉

摘 要：隨著社會(huì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)以及國(guó)家對(duì)未來(lái)能源發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整，使得活性炭生產(chǎn)過(guò)程中更多的注重節(jié)能環(huán)保意識(shí)，進(jìn)而從整體上達(dá)到降低成本的經(jīng)濟(jì)效益。為了降低額外的能源消耗，達(dá)到降低成本、節(jié)能降耗的目的，本文將活化爐尾氣中的可燃?xì)怏w通過(guò)焚燒爐進(jìn)行焚燒，再將燃燒產(chǎn)生的熱量引入到回轉(zhuǎn)式烘干爐用以烘干各種物料，不僅能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，還能夠大大降低企業(yè)的成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：活性炭；斯列普活化爐；尾氣；烘干爐

中圖分類(lèi)號(hào)： TQ424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）35-176-2

0 引言

活性炭是一種用途較為廣泛的多孔吸附材料，其孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)達(dá)，且比表面積較大，廣泛利用催化劑、吸附劑等載體在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及醫(yī)療等行業(yè)中使用。我國(guó)大多采用斯列普活化爐生產(chǎn)活性炭，制造顆?；钚蕴俊Ｔ谏a(chǎn)工藝流程上活化爐經(jīng)過(guò)改進(jìn)，控制性良好，且生產(chǎn)效率顯著提高，生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量更加的高。尾氣的再回收和利用是斯普列活化爐節(jié)能降耗的主要措施?；罨癄t尾氣的主要成份是活化反應(yīng)過(guò)剩的水蒸汽和二氧化碳、一氧化碳以及氮?dú)獾?，這些尾氣中只有30%左右可以利用活化爐本身的結(jié)構(gòu)重新返回活化爐內(nèi)循環(huán)參與活化反應(yīng)，其余大部分直接排入大氣而白白浪費(fèi)能源。因此如何將活化爐內(nèi)的尾氣進(jìn)行有效的回收和利用，在減低企業(yè)燃煤量的同時(shí)也能夠保障廢氣的排放量符合國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前重點(diǎn)研究的問(wèn)題之一。

1 斯列普活化爐尾氣工作原理

斯列普活化爐是從蘇聯(lián)引進(jìn)的一種活化設(shè)備，經(jīng)過(guò)我國(guó)研究人員的不斷改進(jìn)和完善，具有非常成熟的工藝技術(shù)?；罨癄t由左右半爐和對(duì)應(yīng)的左右蓄熱室組成，每個(gè)半爐和對(duì)應(yīng)的蓄熱室之間相互連通，左右半爐之間連接著燃燒室。蓄熱室底部主要是普異磚堆砌成的結(jié)構(gòu)。如果左半爐為冷卻爐，右半爐為加熱爐，蒸汽從左蓄熱室底部通過(guò)，在蓄熱室內(nèi)上升，實(shí)現(xiàn)熱交換，此時(shí)水蒸氣的溫度從130℃升高到1000℃。此時(shí)水蒸氣成為過(guò)熱水蒸氣，由左蓄熱室進(jìn)入到左半爐內(nèi)，再經(jīng)過(guò)上中下的遠(yuǎn)煙道進(jìn)行曲折運(yùn)動(dòng)。水蒸氣經(jīng)過(guò)活化段與炭化料直接接觸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后生成水煤氣。由于此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此爐內(nèi)的溫度大大下降。左半爐中剩余的水蒸氣和反應(yīng)生成的水煤氣進(jìn)入到右半爐，使得混合氣體中的可燃成分燃燒釋放出大量的熱量。

2 斯列普活化爐尾氣回收

2.1 斯列普活化爐尾氣的成分

寧夏華輝活性炭股份有限公司的斯列普活化爐的活化介質(zhì)為水蒸氣實(shí)現(xiàn)了與煙道氣體之間的交換，制造出顆粒活性炭。其工作的原理是冷卻爐進(jìn)入高溫的水蒸氣內(nèi)，與炭發(fā)生了高溫的反應(yīng)，產(chǎn)生了大量的氣體，這些氣體具有較高的可燃性。然后經(jīng)過(guò)熱半爐與空氣中的氣體混合燃燒，通過(guò)蓄熱室傳遞給格子磚，氣溫下降到280℃～350℃左右，最后排入到大氣中。經(jīng)過(guò)對(duì)活化爐內(nèi)尾氣的分析，尾氣溫度350-450℃，流量6000立方米/小時(shí)，主要由水蒸氣、二氧化碳等氣體組成，如表1所示。

[表1 活化爐尾氣組成表][項(xiàng)目＼&水蒸氣＼&CO2＼&CO＼&N2＼&O2＼&SO2＼&比例/%＼&50～55＼&10～20＼&<5＼&25＼&<0.5＼&0.05～1＼&]

從表中可以看出，在尾氣中水蒸氣和二氧化碳的占有量最大，并且溫度達(dá)到了450℃左右，如果將其直接排放在大氣中，浪費(fèi)了氣體中活化介質(zhì)的浪費(fèi)，而其中的二氧化硫和氮?dú)獾葧?huì)造成會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，造成大氣環(huán)境的污染，與國(guó)家的節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略相違背。因此該技術(shù)的研發(fā)和使用對(duì)于提高活化尾氣的利用效率，降低企業(yè)的成本具有重要的意義和價(jià)值。

2.2 回收利用的原理和可行性

對(duì)活化爐內(nèi)尾氣的回收和利用需要采用循環(huán)的方式對(duì)活化介質(zhì)再次加以利用，并且利用循環(huán)的方式對(duì)其中的有害氣體進(jìn)行濃縮，經(jīng)過(guò)分離處理后加以回收，將其回收到焚燒爐中與空氣進(jìn)行充分的混合燃燒，燃燒后放出大量的熱量，利用其熱量投入到生產(chǎn)活動(dòng)中。經(jīng)過(guò)焚燒爐內(nèi)的高溫焚燒，將其中多余的一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽在焚燒爐內(nèi)加熱到700-900℃，使其充分反應(yīng)并燃燒，然后循環(huán)利用其熱量運(yùn)用到生產(chǎn)過(guò)程中，預(yù)計(jì)不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生負(fù)面的影響，因此該技術(shù)具有良好的可行性，其循環(huán)利用不僅能夠降低企業(yè)的能耗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還能夠有利于環(huán)境的保護(hù)，將會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2.3 回收方法

基于以上分析，本研究對(duì)活化爐尾氣余熱利用在工藝路線、關(guān)鍵技術(shù)、節(jié)能裝置和設(shè)備材料等方面進(jìn)行了改造，其主要原理是將活化爐尾氣通過(guò)煙道引入焚燒爐，將其中多余的一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽在焚燒爐內(nèi)加熱到700-900℃，使其充分反應(yīng)并燃燒，然后將燃燒后的高溫氣體引入烘干爐對(duì)物料進(jìn)行烘干。用這種方法向烘干爐提供熱源具有連續(xù)、穩(wěn)定的特點(diǎn)，特別適合活性炭等產(chǎn)品的烘干工序。余熱利用烘干爐工藝流程示意圖如圖1所示。

從圖中可以看出，該工藝中將溫度高達(dá)350℃的尾氣進(jìn)入到焚燒爐中與空氣中的氣體充分的混合，將尾氣的溫度加熱到900℃ 后，直接連入烘干爐。利用烘干爐的工作原理將濕度較高的活性炭物料產(chǎn)品進(jìn)行烘干，同時(shí)由于采用內(nèi)熱式烘干方式，且熱源溫度較高，因此具有很高的烘干效率。然后將剩余的廢氣通過(guò)煙囪排放到空氣中，可回收活化爐大部分的尾氣能量，最終排入大氣的產(chǎn)物主要為少量的二氧化碳和烘干產(chǎn)生的水蒸汽，大大降低了排放量，且對(duì)大氣環(huán)境的影響較小。

3 回收效果

3.1 產(chǎn)量和質(zhì)量得到提升

實(shí)際生產(chǎn)證明，活化爐尾氣的回收利用，改善了活化的氛圍，降低了尾氣中可用氣體的損失，提高了活性炭等物料產(chǎn)品的質(zhì)量，從表2中回收利用前后出料的情況可以看出。

從表2中可以看出產(chǎn)品質(zhì)量相同的情況下，回收利用前每臺(tái)活化爐的產(chǎn)量最高為3.15t，回收利用后日產(chǎn)量最高為4.52t，相比之前增加了30%左右，生產(chǎn)效益也十分的樂(lè)觀。

3.2 降低了氣體排放量

由于活化爐內(nèi)尾氣的回收利用，經(jīng)過(guò)焚燒爐內(nèi)的高溫加熱，然后利用到烘干爐中進(jìn)行入料的烘干，提供的熱量比較持續(xù)穩(wěn)定，且采用內(nèi)烘干的方式熱源的溫度較高，最終進(jìn)入到大氣中的氣體只有少量的二氧化碳和烘干之后的水蒸氣。回收利用前尾氣中含有過(guò)剩的水蒸汽和二氧化碳、一氧化碳以及氮?dú)獾?，其中水蒸汽約50%～55%、二氧化碳約10%～20%、一氧化碳<5%氮?dú)?5%。回收利用后，排放到空氣中的氣體只有二氧化碳和水蒸氣。該方法具有節(jié)約能源、成本低、安全、穩(wěn)定、可靠、便于操作、適應(yīng)性強(qiáng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

3.3 提高了活性炭產(chǎn)品的性能

由于活化爐內(nèi)的尾氣經(jīng)過(guò)焚燒爐的焚燒，產(chǎn)生了持續(xù)穩(wěn)定的熱量，將高溫的其他加入到烘干爐內(nèi)，采用內(nèi)烘干的方式，熱量不易損失，且熱源溫度較高，因此具有很高的烘干效率，從實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中得知，采用該技術(shù)的烘干設(shè)備，每小時(shí)可烘干1～2噸活性炭產(chǎn)品，水份可以從投料前的30%烘干到3%以下，烘干效果十分明顯。

3.4 降低了企業(yè)成本

目前該工藝已在公司推廣使用，運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。通過(guò)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況得知，采用該技術(shù)每套每年可為公司減少烘干爐額外燃煤使用900噸，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)該項(xiàng)目非常符合當(dāng)前國(guó)家的節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策，具有較好的推廣前景。

4 結(jié)語(yǔ)

由以上結(jié)果可以看出，活化爐尾氣的回收利用節(jié)約了燃煤量，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；改善了爐內(nèi)的活化氛圍，提高了生產(chǎn)效率；通過(guò)尾氣的焚燒加熱為活性炭產(chǎn)品的烘干提供了持續(xù)穩(wěn)定的高熱量來(lái)源，提高了活性炭產(chǎn)品的質(zhì)量；減少了爐內(nèi)氣體的成分，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果，因此在具體的生產(chǎn)中可以大力的推廣和使用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 戴俊華.斯列普活化爐尾氣回收利用及脫硫凈化排放[J].煤炭加工與綜合利用，2016，28（6）：31-32.