一种利用斯列普活化炉尾气加热烘干炉的方法

王晖

摘 要：随着社会节能环保意识的逐渐增强以及国家对未来能源发展战略的调整，使得活性炭生产过程中更多的注重节能环保意识，进而从整体上达到降低成本的经济效益。为了降低额外的能源消耗，达到降低成本、节能降耗的目的，本文将活化炉尾气中的可燃气体通过焚烧炉进行焚烧，再将燃烧产生的热量引入到回转式烘干炉用以烘干各种物料，不仅能够达到节能环保的效果，还能够大大降低企业的成本，经济效益显著。

关键词：活性炭；斯列普活化炉；尾气；烘干炉

中图分类号： TQ424 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-176-2

0 引言

活性炭是一种用途较为广泛的多孔吸附材料，其孔隙结构十分发达，且比表面积较大，广泛利用催化剂、吸附剂等载体在农业、工业以及医疗等行业中使用。我国大多采用斯列普活化炉生产活性炭，制造颗粒活性炭。在生产工艺流程上活化炉经过改进，控制性良好，且生产效率显著提高，生产产品的质量更加的高。尾气的再回收和利用是斯普列活化炉节能降耗的主要措施。活化炉尾气的主要成份是活化反应过剩的水蒸汽和二氧化碳、一氧化碳以及氮气等，这些尾气中只有30%左右可以利用活化炉本身的结构重新返回活化炉内循环参与活化反应，其余大部分直接排入大气而白白浪费能源。因此如何将活化炉内的尾气进行有效的回收和利用，在减低企业燃煤量的同时也能够保障废气的排放量符合国家的环保标准是当前重点研究的问题之一。

1 斯列普活化炉尾气工作原理

斯列普活化炉是从苏联引进的一种活化设备，经过我国研究人员的不断改进和完善，具有非常成熟的工艺技术。活化炉由左右半炉和对应的左右蓄热室组成，每个半炉和对应的蓄热室之间相互连通，左右半炉之间连接着燃烧室。蓄热室底部主要是普异砖堆砌成的结构。如果左半炉为冷却炉，右半炉为加热炉，蒸汽从左蓄热室底部通过，在蓄热室内上升，实现热交换，此时水蒸气的温度从130℃升高到1000℃。此时水蒸气成为过热水蒸气，由左蓄热室进入到左半炉内，再经过上中下的远烟道进行曲折运动。水蒸气经过活化段与炭化料直接接触，产生化学反应后生成水煤气。由于此反应为吸热反应，因此炉内的温度大大下降。左半炉中剩余的水蒸气和反应生成的水煤气进入到右半炉，使得混合气体中的可燃成分燃烧释放出大量的热量。

2 斯列普活化炉尾气回收

2.1 斯列普活化炉尾气的成分

宁夏华辉活性炭股份有限公司的斯列普活化炉的活化介质为水蒸气实现了与烟道气体之间的交换，制造出颗粒活性炭。其工作的原理是冷却炉进入高温的水蒸气内，与炭发生了高温的反应，产生了大量的气体，这些气体具有较高的可燃性。然后经过热半炉与空气中的气体混合燃烧，通过蓄热室传递给格子砖，气温下降到280℃～350℃左右，最后排入到大气中。经过对活化炉内尾气的分析，尾气温度350-450℃，流量6000立方米/小时，主要由水蒸气、二氧化碳等气体组成，如表1所示。

[表1 活化炉尾气组成表][项目＼&水蒸气＼&CO2＼&CO＼&N2＼&O2＼&SO2＼&比例/%＼&50～55＼&10～20＼&<5＼&25＼&<0.5＼&0.05～1＼&]

从表中可以看出，在尾气中水蒸气和二氧化碳的占有量最大，并且温度达到了450℃左右，如果将其直接排放在大气中，浪费了气体中活化介质的浪费，而其中的二氧化硫和氮气等会造成会产生温室效应，造成大气环境的污染，与国家的节能环保战略相违背。因此该技术的研发和使用对于提高活化尾气的利用效率，降低企业的成本具有重要的意义和价值。

2.2 回收利用的原理和可行性

对活化炉内尾气的回收和利用需要采用循环的方式对活化介质再次加以利用，并且利用循环的方式对其中的有害气体进行浓缩，经过分离处理后加以回收，将其回收到焚烧炉中与空气进行充分的混合燃烧，燃烧后放出大量的热量，利用其热量投入到生产活动中。经过焚烧炉内的高温焚烧，将其中多余的一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽在焚烧炉内加热到700-900℃，使其充分反应并燃烧，然后循环利用其热量运用到生产过程中，预计不会对产品的性能产生负面的影响，因此该技术具有良好的可行性，其循环利用不仅能够降低企业的能耗，提高产品的质量，还能够有利于环境的保护，将会带来良好的经济和社会效益。

2.3 回收方法

基于以上分析，本研究对活化炉尾气余热利用在工艺路线、关键技术、节能装置和设备材料等方面进行了改造，其主要原理是将活化炉尾气通过烟道引入焚烧炉，将其中多余的一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽在焚烧炉内加热到700-900℃，使其充分反应并燃烧，然后将燃烧后的高温气体引入烘干炉对物料进行烘干。用这种方法向烘干炉提供热源具有连续、稳定的特点，特别适合活性炭等产品的烘干工序。余热利用烘干炉工艺流程示意图如图1所示。

从图中可以看出，该工艺中将温度高达350℃的尾气进入到焚烧炉中与空气中的气体充分的混合，将尾气的温度加热到900℃ 后，直接连入烘干炉。利用烘干炉的工作原理将湿度较高的活性炭物料产品进行烘干，同时由于采用内热式烘干方式，且热源温度较高，因此具有很高的烘干效率。然后将剩余的废气通过烟囱排放到空气中，可回收活化炉大部分的尾气能量，最终排入大气的产物主要为少量的二氧化碳和烘干产生的水蒸汽，大大降低了排放量，且对大气环境的影响较小。

3 回收效果

3.1 产量和质量得到提升

实际生产证明，活化炉尾气的回收利用，改善了活化的氛围，降低了尾气中可用气体的损失，提高了活性炭等物料产品的质量，从表2中回收利用前后出料的情况可以看出。

从表2中可以看出产品质量相同的情况下，回收利用前每台活化炉的产量最高为3.15t，回收利用后日产量最高为4.52t，相比之前增加了30%左右，生产效益也十分的乐观。

3.2 降低了气体排放量

由于活化炉内尾气的回收利用，经过焚烧炉内的高温加热，然后利用到烘干炉中进行入料的烘干，提供的热量比较持续稳定，且采用内烘干的方式热源的温度较高，最终进入到大气中的气体只有少量的二氧化碳和烘干之后的水蒸气。回收利用前尾气中含有过剩的水蒸汽和二氧化碳、一氧化碳以及氮气等，其中水蒸汽约50%～55%、二氧化碳约10%～20%、一氧化碳<5%氮气25%。回收利用后，排放到空气中的气体只有二氧化碳和水蒸气。该方法具有节约能源、成本低、安全、稳定、可靠、便于操作、适应性强的强大优势。

3.3 提高了活性炭产品的性能

由于活化炉内的尾气经过焚烧炉的焚烧，产生了持续稳定的热量，将高温的其他加入到烘干炉内，采用内烘干的方式，热量不易损失，且热源温度较高，因此具有很高的烘干效率，从实际生产过程中得知，采用该技术的烘干设备，每小时可烘干1～2吨活性炭产品，水份可以从投料前的30%烘干到3%以下，烘干效果十分明显。

3.4 降低了企业成本

目前该工艺已在公司推广使用，运行稳定、安全可靠。通过实际运转情况得知，采用该技术每套每年可为公司减少烘干炉额外燃煤使用900吨，具有非常显著的经济效益，同时该项目非常符合当前国家的节能和环保产业政策，具有较好的推广前景。

4 结语

由以上结果可以看出，活化炉尾气的回收利用节约了燃煤量，提高了企业的经济效益；改善了炉内的活化氛围，提高了生产效率；通过尾气的焚烧加热为活性炭产品的烘干提供了持续稳定的高热量来源，提高了活性炭产品的质量；减少了炉内气体的成分，达到了节能环保的效果，因此在具体的生产中可以大力的推广和使用。

参 考 文 献

[1] 戴俊华.斯列普活化炉尾气回收利用及脱硫净化排放[J].煤炭加工与综合利用，2016，28（6）：31-32.