关于煤基活性炭生产用斯列普活化炉生产工艺的研究

刘丽春

摘 要：碳基吸附材料之一的煤基活性炭，因其质地比较优良，产量巨大，被广泛应用到了水（印染水，污水，自来水）处理，化工医药，汽油回收，烟气净化等多个领域。目前我国煤基活性炭生产厂家主要使用的活化设备就是斯列普活化炉，它的缺点在于建设周期比较长，自动化控制水平比较低，优点在于比较适合我国国情。本文简单介绍了煤基活性炭，浅析了煤基活性炭生产用斯列普活化炉的生产工艺，粗略探讨了斯列普活化炉对煤基活性炭质量产量的影响。

关键词：煤基活性炭;斯列普活化炉;生产工艺

作为中国产量非常大的活性炭产品之一的煤基活性炭，在2000年之前中国的煤基活性炭产量就已经超过了9万t，其中80%的产品出口到国外。斯列普活化炉作为应用最广的一种活化炉，是我国生产煤基活性炭的重要设备之一，尤其是它的优点，生产量大、产品的質量基本稳定平均、产品吸附功能高、能同一时间生产各异规格的活性炭、在日常生产的时候不需要引进其他热源加热，正常操作使用下活化炉寿命较长，所以被广泛地应用到国内很多的煤质活性炭制造厂。

1 煤基活性炭

煤基活性炭是以煤炭为原材料，经过不同工艺制成的一大类活性炭的统称。煤质活性炭分为成型炭和原煤直接破碎炭[1]。加入焦油粘合剂制造的柱状炭是一种湿法成型炭，加入固态沥青制成的压块炭是一种干法成型炭，他们都属于煤质活性炭成型炭。磨粉、炭化、活化、成型等都是制造煤质活性炭的工艺步骤。炭化过程是原料经过热分解，绝大部分的氢和氧呈气体的形态脱离，碳则以石墨化微晶的形态存在。活化主要是活性炭形成大量孔隙结构的过程，是活性炭制造生产中的重中之重阶段。大同煤是弱粘性煤，特别是分布在左云一带的8#、11#煤层非常适合生产活性炭，不但生产出的活性炭灰分低，吸附性能也好，而且产量大，可使生产煤质活性炭的成本明显降低[2]。

2 斯列普活化炉

斯列普活化炉的工作过程分为烘炉和正式生产。烘炉是将温度提升至可供生产的合适高温并且防止了后续高温不适可能造成的炉体坍塌危险。正式生产的两个主要阶段是升温干馏和活化段，目的是人工造孔的同时提高孔隙率，增加比表面积，从而产出极具吸附能力的优质活性炭。

斯列普活化炉的工艺控制指标有活化温度、活化炉内压力、蒸汽压力、活化时间等，调节各工艺参数不仅可以实现生产出不同指标的活性炭而且即使生产同一种活性炭也可以使其产量和质量实现最佳。

在平常的生产过程中要准确的控制好炉子内的氧气含量，如果氧气多了，就会造成炉内的温度过高，对炭的烧失率也会增加，而且生产出的产品会有白条或白点的瑕疵现象，一旦炉内的温度非常高的时候，就会把产品道的节流给堵住，所以在生产中的活化炉，在冷却半炉时只需要少量的空气来维持炉内的温度即可，这样可以暂缓由于活化反应后物理吸热引发炉内温度降低。在加热半炉时炉内就需要加入空气，在完全燃烧后冷却时对于还没有燃烧的煤气和加热时烟气活化所产生的煤气，就会产生氧含量过多的情况，因此，控制加热半炉的氧含量就是控制好整个炉内氧含量的关键。

活化炉内发生吸热和放热这两种化学反应，它们的影响因素是活化炉内二氧化碳、各配风口的配风量和氧气的含量。为此，采用串级的调节回路控制活化温度，选用气动调节阀执行器，活化温度控制原理框如图所示：

进入炉内的空气压力要均衡，如果进炉的空气压力太大，就会导致炉温过高，活化炉内通烟的通道内火焰就会增长，严重的话会进到水平气道内和炭燃烧，这样容易造成炭的烧失率增大，进而活性炭的产出率就会下降。而且容易引起炭中的灰熔融化成玻璃形态的物质堵住产品道。如果空气流量太小的话，炉内的温度就会降低，就会导致活化反应产生的煤气进入到空气管道，再引起空气管道发生爆炸，那么活性炭的产量也会下降。所以，需要对空气总蝶阀进行及时的调整，还要调整炉体内外各个点配风口处的蝶阀或者盲板，进而影响进炉空气的压力及流量来控制好炉体压力是尤为重要的。

3 斯列普活化炉自身条件对于活性炭质量的影响

首先斯列普活化炉本身就有活化时稳定的温度和生产出的产品优良等优点，它能够制造出在吸附能力和机械强度、质量纯度上都非常优质的颗粒型活性炭。斯列普活化炉活化温度稳定，这样使得炭化料在发热方面也会比较稳定，不会发生高温时的碎裂和结块，也不会堵住活化炉的产品道，更也不会发生白点或白条的燃烧的现象。但仍要注意的是由于灰熔点的温度相对低一些，如果炭化料在活化炉里面因为温度高被烧成灰，灰就会熔化成玻璃形态的物质粘在活化炉的产品道上，逐渐堵住产品道，堵住后就没有办法挽救，从而活性炭的质量和产量都受到不同程度的影响。所以，要控制好制造炭化料的灰熔点不低于1000℃。

其次斯列普活化炉还具备的优点在于节约能源，对物料的磨坏和损失比较小，所以生产出的产品量就比较高。除了在炉子需要烘热加温和有特殊的情况时要补充燃料之外，正常状态下是不用外源加热的，而且活化炉的炉身经久耐用，维修起来不费力，劳动的强度相对较小，生产的费用低但是产出率高，这样对于活性炭的生产上既节省了时间又会有较大的产能。

然而斯列普活化炉本身就有炉子体积比较大，需要定时定点的切换加热和冷却半炉，还有蓄热炉的通风通汽等操作模式的缺点，因此在加料与卸料的周期上面，活化炉需要严格控制加料周期，特殊的品种需要隔4h加一次料，一次性加满才行，加料后注意料口的高度，料槽加料时才能打开水封盖。其次，炭化料下沉的深度不能超过活化炉料槽要求的高度，不然炉顶容易喷火。最后活化炉不能长时间不卸料，否则会引起产品道膨料。正常情况下，每过1h活化炉需要卸一回炉子里面的料，每回卸料的次数依要制定活性炭的质量而定。因此，要想炉子的寿命延长，活性炭的质量提高，在卸料和加料时就要严格的控制好，加料既不能频繁，也不能长时间的不卸料，视具体情况而定。

最后斯列普活化炉有冷热半炉之分，在活化炉加热半炉方面，要严格的控制炉内的氧占比如果炉里面的氧气多了，炉内的温度上升到一定数值，就会导致活性炭得率下降。而且活化过程中要吸收热量，会导致炉内的温度降低，所以，既要保持住活化状态最佳的炉内温度，也要稳定且均匀的炉内压力。因此，斯列普活化炉就需要定时定点切换加热半炉和冷却半炉，从而更好地控制好炉内的温度，最终生产出质量最佳的煤基活性炭。

4 结束语

综上所述，煤基活性炭作为中国产量非常大的活性炭产品，它的生产过程要进过磨粉、炭化、活化、成型等工艺步骤，而且对于生产它的斯列普活化炉工艺条件也有一定的要求，如炭化料、活化及燃烧室温度、蓄热室顶温度、进入活化炉内的蒸汽和空气的压力与流量、加热半炉和冷却半炉的切换周期等。因此，正确熟练地操作斯列普活化炉对于煤基活性炭的质量产量就变得至关重要。此外，活化炉的操作人员也要定期培训学习从而熟练的掌握活化炉的操作和检修规程、开、停炉的操作规程和特殊状况引起的停电和停汽现象发生时的应急措施，因为活化炉要始终保持在一个稳定运行的状态下，不仅能提升活化炉的经济效益，还能提高煤基活性炭的产量和质量。

参考文献：

[1]邱敬贤，刘君，彭芬，吴志恒，何淼.煤基活性炭在环保领域的应用发展综述[J].中国环保产业，2019（11）：23-28.

[2]侯伟，李会贤，浅析煤基活性炭生产设备中智能化技术应用[J].中国设备工程，2019（13）：214-215.