一種利用斯列普活化爐尾氣加熱烘干爐的方法

王暉

摘 要：隨著社會節能環保意識的逐漸增強以及國家對未來能源發展戰略的調整，使得活性炭生產過程中更多的注重節能環保意識，進而從整體上達到降低成本的經濟效益。為了降低額外的能源消耗，達到降低成本、節能降耗的目的，本文將活化爐尾氣中的可燃氣體通過焚燒爐進行焚燒，再將燃燒產生的熱量引入到回轉式烘干爐用以烘干各種物料，不僅能夠達到節能環保的效果，還能夠大大降低企業的成本，經濟效益顯著。

關鍵詞：活性炭；斯列普活化爐；尾氣；烘干爐

中圖分類號： TQ424 文獻標識碼： A 文章編號： 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，其孔隙結構十分發達，且比表面積較大，廣泛利用催化劑、吸附劑等載體在農業、工業以及醫療等行業中使用。我國大多采用斯列普活化爐生產活性炭，制造顆粒活性炭。在生產工藝流程上活化爐經過改進，控制性良好，且生產效率顯著提高，生產產品的質量更加的高。尾氣的再回收和利用是斯普列活化爐節能降耗的主要措施。活化爐尾氣的主要成份是活化反應過剩的水蒸汽和二氧化碳、一氧化碳以及氮氣等，這些尾氣中只有30%左右可以利用活化爐本身的結構重新返回活化爐內循環參與活化反應，其余大部分直接排入大氣而白白浪費能源。因此如何將活化爐內的尾氣進行有效的回收和利用，在減低企業燃煤量的同時也能夠保障廢氣的排放量符合國家的環保標準是當前重點研究的問題之一。

1 斯列普活化爐尾氣工作原理

斯列普活化爐是從蘇聯引進的一種活化設備，經過我國研究人員的不斷改進和完善，具有非常成熟的工藝技術。活化爐由左右半爐和對應的左右蓄熱室組成，每個半爐和對應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構。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，在蓄熱室內上升，實現熱交換，此時水蒸氣的溫度從130℃升高到1000℃。此時水蒸氣成為過熱水蒸氣，由左蓄熱室進入到左半爐內，再經過上中下的遠煙道進行曲折運動。水蒸氣經過活化段與炭化料直接接觸，產生化學反應后生成水煤氣。由于此反應為吸熱反應，因此爐內的溫度大大下降。左半爐中剩余的水蒸氣和反應生成的水煤氣進入到右半爐，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為水蒸氣實現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入高溫的水蒸氣內，與炭發生了高溫的反應，產生了大量的氣體，這些氣體具有較高的可燃性。然后經過熱半爐與空氣中的氣體混合燃燒，通過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。經過對活化爐內尾氣的分析，尾氣溫度350-450℃，流量6000立方米/小時，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，并且溫度達到了450℃左右，如果將其直接排放在大氣中，浪費了氣體中活化介質的浪費，而其中的二氧化硫和氮氣等會造成會產生溫室效應，造成大氣環境的污染，與國家的節能環保戰略相違背。因此該技術的研發和使用對于提高活化尾氣的利用效率，降低企業的成本具有重要的意義和價值。

2.2 回收利用的原理和可行性

對活化爐內尾氣的回收和利用需要采用循環的方式對活化介質再次加以利用，并且利用循環的方式對其中的有害氣體進行濃縮，經過分離處理后加以回收，將其回收到焚燒爐中與空氣進行充分的混合燃燒，燃燒后放出大量的熱量，利用其熱量投入到生產活動中。經過焚燒爐內的高溫焚燒，將其中多余的一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽在焚燒爐內加熱到700-900℃，使其充分反應并燃燒，然后循環利用其熱量運用到生產過程中，預計不會對產品的性能產生負面的影響，因此該技術具有良好的可行性，其循環利用不僅能夠降低企業的能耗，提高產品的質量，還能夠有利于環境的保護，將會帶來良好的經濟和社會效益。

2.3 回收方法

基于以上分析，本研究對活化爐尾氣余熱利用在工藝路線、關鍵技術、節能裝置和設備材料等方面進行了改造，其主要原理是將活化爐尾氣通過煙道引入焚燒爐，將其中多余的一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽在焚燒爐內加熱到700-900℃，使其充分反應并燃燒，然后將燃燒后的高溫氣體引入烘干爐對物料進行烘干。用這種方法向烘干爐提供熱源具有連續、穩定的特點，特別適合活性炭等產品的烘干工序。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350℃的尾氣進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品進行烘干，同時由于采用內熱式烘干方式，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，最終排入大氣的產物主要為少量的二氧化碳和烘干產生的水蒸汽，大大降低了排放量，且對大氣環境的影響較小。

3 回收效果

3.1 產量和質量得到提升

實際生產證明，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品的質量，從表2中回收利用前后出料的情況可以看出。

從表2中可以看出產品質量相同的情況下，回收利用前每臺活化爐的產量最高為3.15t，回收利用后日產量最高為4.52t，相比之前增加了30%左右，生產效益也十分的樂觀。

3.2 降低了氣體排放量

由于活化爐內尾氣的回收利用，經過焚燒爐內的高溫加熱，然后利用到烘干爐中進行入料的烘干，提供的熱量比較持續穩定，且采用內烘干的方式熱源的溫度較高，最終進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剩的水蒸汽和二氧化碳、一氧化碳以及氮氣等，其中水蒸汽約50%～55%、二氧化碳約10%～20%、一氧化碳<5%氮氣25%。回收利用后，排放到空氣中的氣體只有二氧化碳和水蒸氣。該方法具有節約能源、成本低、安全、穩定、可靠、便于操作、適應性強的強大優勢。

3.3 提高了活性炭產品的性能

由于活化爐內的尾氣經過焚燒爐的焚燒，產生了持續穩定的熱量，將高溫的其他加入到烘干爐內，采用內烘干的方式，熱量不易損失，且熱源溫度較高，因此具有很高的烘干效率，從實際生產過程中得知，采用該技術的烘干設備，每小時可烘干1～2噸活性炭產品，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 降低了企業成本

目前該工藝已在公司推廣使用，運行穩定、安全可靠。通過實際運轉情況得知，采用該技術每套每年可為公司減少烘干爐額外燃煤使用900噸，具有非常顯著的經濟效益，同時該項目非常符合當前國家的節能和環保產業政策，具有較好的推廣前景。

4 結語

由以上結果可以看出，活化爐尾氣的回收利用節約了燃煤量，提高了企業的經濟效益；改善了爐內的活化氛圍，提高了生產效率；通過尾氣的焚燒加熱為活性炭產品的烘干提供了持續穩定的高熱量來源，提高了活性炭產品的質量；減少了爐內氣體的成分，達到了節能環保的效果，因此在具體的生產中可以大力的推廣和使用。

參 考 文 獻

[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.