從活性炭生產(chǎn)工藝來(lái)看，陜西活性炭主要工藝過(guò)程包括捏合成型、炭化、活化等。
1 捏合成型設(shè)備
1) 捏合設(shè)備。捏合的目的是使煤粉、黏結(jié)劑和水充分混合均勻，使原料易于成型，是活性炭成型過(guò)程不可或缺的步驟。多數(shù)廠家采用間歇式捏合機(jī)，一般采用常壓蒸汽加熱或油加熱翻缸出料的形式。這種捏合方式物料混合充分，捏合效果可自由控制，但缺點(diǎn)也較多。由于是間歇操作，處理能力低; 且設(shè)備不密封或密封效果差，捏合過(guò)程中煤粉大量溢出;采用的黏結(jié)劑焦油在加熱過(guò)程中會(huì)散發(fā)大量刺鼻性氣體，工作環(huán)境差; 需要人工將捏合好的物料送入成型機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
部分廠家改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，采用新型連續(xù)式捏合機(jī)。兩種捏合機(jī)特點(diǎn)見(jiàn)表1。
連續(xù)式捏合機(jī)的物料從一端進(jìn)入，在攪拌槳的作用下，物料向前運(yùn)動(dòng)， 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后， 物料捏合完畢，從另一端下料口排出。整個(gè)進(jìn)料、攪拌、出料連續(xù)進(jìn)行，且設(shè)備密封性好，是目前陜西水凈化活性炭行業(yè)較為先進(jìn)的捏合設(shè)備。為保證物料有足夠的捏合時(shí)間，該設(shè)備長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在3 m左右。目前陜西脫硫脫硝活性炭廠大都采用連續(xù)式捏合設(shè)備， 部分廠家為獲得更好的捏合效果，采用2～3臺(tái)設(shè)備串聯(lián)捏合。
2) 柱狀成型設(shè)備。四柱液壓機(jī)是目前常用的成型設(shè)備，主要包括主機(jī)、進(jìn)料裝置以及壓缸壓頭等輔助設(shè)施。物料送入壓缸后，主機(jī)帶動(dòng)壓頭自上而下移動(dòng)，物料在壓頭的擠壓下，從壓缸底部的模具擠出成型，壓頭回到原位，準(zhǔn)備下一次擠壓。多數(shù)廠家采用人工上料方式進(jìn)料，部分企業(yè)改進(jìn)了進(jìn)料方式，采用自動(dòng)推料機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
國(guó)內(nèi)外還有一種較先進(jìn)的成型造粒設(shè)備—平模碾壓造粒機(jī)。其工作原理為: 加入設(shè)備的物料經(jīng)輥輪擠壓，強(qiáng)制從鋼制開(kāi)孔平模擠出，擠出的圓柱狀物料在模板下被刮刀切斷， 從而得到圓柱狀顆粒。該設(shè)備為連續(xù)式成型機(jī)，生產(chǎn)設(shè)備能力大，單臺(tái)大產(chǎn)能3.5t/h左右，適合規(guī)模化生產(chǎn)，整個(gè)過(guò)程在密封環(huán)境下完成，具有生產(chǎn)環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。
3) 壓塊成型設(shè)備。常用壓塊成型設(shè)備為干法輥壓造粒機(jī)，其原理為: 物料在外力作用下強(qiáng)制通過(guò)兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的輥輪間隙(輥輪有開(kāi)槽)，輥壓成型。國(guó)內(nèi)對(duì)該類設(shè)備研究較少，起步較晚，但隨著大型壓塊破碎活性炭生產(chǎn)線的上馬，部分廠商逐漸重視該設(shè)備的研發(fā)，目前已開(kāi)發(fā)出具有自主產(chǎn)權(quán)的成套設(shè)備，處理能力可達(dá)7t/h。
2 炭化設(shè)備
炭化設(shè)備采用回轉(zhuǎn)爐形式，包括內(nèi)熱式和外熱式兩種爐型，現(xiàn)已建成的企業(yè)基本采用內(nèi)熱式炭化爐。內(nèi)熱式與外熱式區(qū)別在于物料與加熱源的接觸方式不同。兩種炭化設(shè)備特點(diǎn)見(jiàn)表3。
由于內(nèi)熱式炭化爐物料直接與加熱源接觸，在炭化過(guò)程中會(huì)損失一部分原料; 而外熱式炭化爐物料與熱源間接換熱，無(wú)物料燒蝕，炭化得率較高，就單臺(tái)設(shè)備而言，每年可節(jié)約原料500～1000 t，降低了生產(chǎn)成本。外熱式炭化爐采用多倉(cāng)式，物料均勻分布在各倉(cāng)內(nèi)，使其處理能力更大，產(chǎn)能可達(dá)15000 t /a，而內(nèi)熱式炭化爐產(chǎn)能只有3000～4000t/a。外熱式炭化爐熱源來(lái)自原料加熱產(chǎn)生的揮發(fā)分，不需外供燃料，且副產(chǎn)大量低壓蒸汽，節(jié)能效果
更好;設(shè)備采用耐高溫鋼材，造價(jià)偏高，但同等規(guī)模下與內(nèi)熱式炭化爐造價(jià)相當(dāng)。由于外熱式炭化爐發(fā)展較為緩慢，已建成運(yùn)行的企業(yè)只有一家，存在焚燒爐與炭化爐主體設(shè)備不匹配的問(wèn)題。隨著近幾年的發(fā)展，該設(shè)備已大量改進(jìn)，技術(shù)成熟度逐漸升高，新建的大型活性炭廠基本采用外熱式炭化爐。
2.3 活化設(shè)備
活化是指水蒸氣或O2與碳反應(yīng)的過(guò)程，是活性炭造孔的重要過(guò)程之一。活化具有多種爐型， 中國(guó)采用的爐型主要為斯列普爐，還有少量斯特克爐，以及新引進(jìn)的多膛爐等。斯列普爐是20世紀(jì)50年代由蘇聯(lián)引進(jìn)，根據(jù)產(chǎn)品道數(shù)量不同可分為多個(gè)系列，單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)量為500～3000 t該設(shè)備能自熱平衡，不需外供燃料，進(jìn)出料均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。多膛爐的爐中心垂直裝有一根耐高溫、抗腐蝕的空心轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，每層爐床上都有2個(gè)或4個(gè)帶有耙齒的傘狀耙臂安裝于空心轉(zhuǎn)軸上并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，耙齒不斷翻動(dòng)爐床上物料，使其從上層不斷向下層移動(dòng)直至排出。國(guó)外活性炭企業(yè)多采用多膛爐，但在中國(guó)該爐型還處于起步階段。
3 生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)
1) 大型化。由于中國(guó)活性炭產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻低，企業(yè)眾多，技術(shù)層次不齊; 而國(guó)外活性炭企業(yè)集中，均為超大型跨國(guó)企業(yè)，如Norit、Calgon等。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，應(yīng)逐步淘汰規(guī)模小，設(shè)備落后的企業(yè)，增加萬(wàn)噸級(jí)活性炭企業(yè)(目前國(guó)內(nèi)規(guī)模10萬(wàn)t/a超大型活性炭企業(yè)一家)。活性炭生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大將導(dǎo)致現(xiàn)有設(shè)備處理能力的不匹配，因此需加大大型活性炭設(shè)備的研發(fā)力度，以滿足國(guó)內(nèi)活性炭企業(yè)的需求，如現(xiàn)已成功研發(fā)1.5萬(wàn)t級(jí)大型炭化爐。為推廣大型活化設(shè)備多膛爐在中國(guó)的應(yīng)用，煤炭科學(xué)研究總院已建成一套50 kg/h的小型多膛試驗(yàn)爐，可為不同種類活性炭的試制提供技術(shù)服務(wù)。
2) 節(jié)能化。陜西脫硫脫硝活性炭的規(guī)模化會(huì)帶來(lái)全廠的能量?jī)?yōu)化，需上馬大量節(jié)能設(shè)備，余熱利用需配備余熱鍋爐，未燃盡尾氣需配備焚燒爐( 后燃室) 充分燃燒回收熱能。內(nèi)熱式炭化爐一般只配套余熱鍋爐，而沒(méi)有增加焚燒裝置，將導(dǎo)致炭化煙氣不達(dá)標(biāo)排放，浪費(fèi)能源，因此已有企業(yè)在炭化爐尾氣出口增加焚燒和余熱回收裝置進(jìn)行熱量回收，單臺(tái)年產(chǎn)4000t/a的炭化爐配套余熱鍋爐約2t/h，同樣活化設(shè)備斯列普爐尾氣出口也增加焚燒和余熱回收裝置。
通過(guò)增加這些設(shè)備，大大提高了全廠的熱效率，降低單位產(chǎn)品能耗10%～20%。
3) 減排化。2012-11-26，寧夏頒布實(shí)施了中國(guó)第 一個(gè)活性炭生產(chǎn)企業(yè)的地方排放標(biāo)準(zhǔn)， 國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)也即將發(fā)布，說(shuō)明中國(guó)對(duì)活性炭產(chǎn)業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的重視程度有所增加，將有利于提高產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)入門檻，淘汰落后產(chǎn)能。寧夏地方標(biāo)準(zhǔn)要求新建活性炭廠SO2排放限值為 350 mg /m3 (已建廠400 mg /m3)，粉塵為50 mg /m3 (已建廠80 mg /m3 )。這就要求不達(dá)標(biāo)企業(yè)必須新增減排設(shè)施，如車間需增加除塵設(shè)施，不密封設(shè)備需更換成密封良好設(shè)備等;煙氣中SO2、煙塵需增加噴淋裝置和脫硫設(shè)備，目前新建的大型活性炭廠均要求建有脫硫除塵設(shè)施。
4) 規(guī)范化。活性炭生產(chǎn)設(shè)備除機(jī)泵設(shè)備外，在成型、炭化和活化等主要設(shè)備生產(chǎn)上沒(méi)有行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般借鑒其他行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。隨著部分生產(chǎn)設(shè)備的成熟和企業(yè)重視程度的提高，為保證生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量，保護(hù)活性炭生產(chǎn)企業(yè)利益，出臺(tái)活性炭行業(yè)專業(yè)設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)已是大勢(shì)所趨，這對(duì)提高行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備水平具有極大的促進(jìn)作用。
5) 自動(dòng)化。傳統(tǒng)活性炭行業(yè)自動(dòng)化水平低，大多需要人工操作，主要體現(xiàn)在物料進(jìn)料、出料以及物料運(yùn)輸?shù)确矫妫瑒趧?dòng)強(qiáng)度極大，不符合現(xiàn)代化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，采用輸送機(jī)(對(duì)于產(chǎn)生粉塵的采用密封式輸送機(jī))運(yùn)輸物料，采用氣動(dòng)或電動(dòng)閥門控制進(jìn)料、出料，并通過(guò)引進(jìn) PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)控制。目前部分企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)全廠自動(dòng)化操作。
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