斯列普爐SLEP活化方法DEMO

1、斯列普爐( slep )活化方法斯列普爐活化方法是一種利于水蒸氣和煙道氣(c02)等交替活化的方法。它具有適用于各種顆粒炭的生產(chǎn)，活化工藝條件穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量均勻，吸附性能好，可生產(chǎn)各種高中 級活性炭。其產(chǎn)量高、成本低，可實現(xiàn)機械化自動化操作，不需外加燃料，爐子使用壽命長 等優(yōu)點。在寧夏活性炭廠家得到廣泛的使用。一、 斯列普爐的構(gòu)造斯列普爐主要由爐體、蓄熱室、水封、出料器和煙囪等部分組成，該爐是由新華化工 廠 1956 年從前蘇聯(lián)引進， 有 576 個產(chǎn)品道， 年產(chǎn)量為 1000 噸的斯列普爐。 后來國內(nèi)又設(shè)計 了一種 288產(chǎn)品道， 設(shè)計年產(chǎn)量為 500噸。 1986年寧夏引進第一臺年產(chǎn)量 3

2、00噸，160個產(chǎn) 品道斯列普爐后，經(jīng)過改進在寧夏采用的爐型有：160、200、336、448、576 產(chǎn)品道。早期活性炭廠家一般采用 200 產(chǎn)品道活化爐，后期的活性炭廠家多采用288、366 和 488 產(chǎn)品道的活化爐。336 和 448 爐型是寧夏振華活性炭咨詢公司在288、392 爐型的基礎(chǔ)上對爐心進行改動而成的， 并且大膽地對異型磚進行了改動， 對筑爐技術(shù)進行探索， 以及活化爐工藝技術(shù)的改 進，使得寧夏活化爐筑爐、烘爐一次成功率為100?；罨癄t實際產(chǎn)量為設(shè)計產(chǎn)量的22.5倍。1、爐本體爐 本體 為方 形磚 、448 個產(chǎn)品 道， 設(shè)計 產(chǎn)量為 800 噸/年， 外形 尺寸為 7008

3、 x 6032x 1200mm,外墻由370mm紅磚砌筑，內(nèi)墻用230mm耐火粘土磚砌筑， 內(nèi)外墻之 間充填硅酸鋁纖維氈隔熱保溫。爐膛正中間用 464mm 厚的耐火粘土磚墻將爐分為左右兩個 半爐，兩個半爐靠下連煙道(燃燒室) ，爐心原設(shè)計由 23 種異型耐火粘土磚砌筑，對異型磚 進行改進，由 15種異型耐火粘土磚砌筑。 448 爐型分為 1 0個互相不相通的活化槽，288、336 分成 8 個互相不相通的活化槽。每個活化槽頂部有一個加料槽給48/36 個產(chǎn)品道加料?；罨癄t本身自上而下分成四個區(qū)段，分別為預(yù)熱段、補充炭化段、活化段、冷卻段。(1) 預(yù)熱段：預(yù)熱段由普通耐火粘土磚砌筑。448爐子預(yù)

4、熱段設(shè)計高度為 2000mm ,也有1600mm ,因為原設(shè)計活化段 39層異型磚，后來大修時該成 43層，但活化爐總高度 大修時不能提高，所以預(yù)熱段從2000mm降為1600mm，預(yù)熱段高度 2000mm，其容積23.3米3,裝炭化料14噸；預(yù)熱段高度1600mm，容積18.64米3,裝炭化料 11.2噸。500噸爐子288個產(chǎn)品道冷卻段高度 1600mm,裝料容積約為15米3,可裝 炭化料9噸左右。預(yù)熱段的作用有：裝入足夠的炭化料，以便活化爐的定時加料 操作；預(yù)熱炭化料，使其緩慢升溫。( 2) 補充炭化段： 由特異型耐火粘土磚 5 層砌筑成 850mm 高。 在這里炭化料與活化劑不 直接接

5、觸，靠高溫氣流加熱異型磚而降熱量輻射給炭化料，使其補充炭化。(3) 活化段：活化段原設(shè)計由 39層特異型耐火粘土磚砌筑成高 3900mm， 448爐為，高 度4300mm?；罨螌訑?shù)可以靈活掌握，也可以多一點，但是活化段最后一層應(yīng)該 是單數(shù)?；罨未u型是馬鞍磚，因此，斯列普爐又稱鞍式爐。在活化段炭化料與活 化劑直接接觸活化，活化劑通過氣道擴散滲入炭層中，與炭發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)， 使炭形成發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積。(4) 冷卻段：冷卻段也是由特異型耐火粘土磚砌筑，高度為810mm。在冷卻段炭不在與 爐氣接觸，而是高溫炭料逐漸降溫冷卻，以免卸出爐外的炭料在高溫下遇空氣中的 氧氣發(fā)生反應(yīng)燃燒，

6、影響炭的質(zhì)量和活化的率。爐墻與爐膛之間有煙道(一般稱為側(cè)煙道) ，煙道被蓋板磚分為上近煙道、上遠煙道、中部煙道（中遠煙道一寧夏某些活活他廠家特有的）、下遠煙道、下近煙道。為保證可燃氣體在煙道內(nèi)充分燃燒，以維護活化爐的溫度，在上遠煙道、中部煙道（中遠煙道）、下遠煙道設(shè)有空氣進口，以便從外部通入適量的空氣。在活化爐下部，兩個半爐由下連煙道（燃燒 室）聯(lián)通，并設(shè)有近風(fēng)口。兩個上連煙道分別將兩個半爐與兩個蓄熱室連同，上連煙道頂部 同樣設(shè)有進風(fēng)口?；罨癄t基礎(chǔ)有鋼架結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種，前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼材消耗多，投資大， 優(yōu)點有：因半爐有一個密封的下料器倉，可通人蒸汽進行密封，使爐內(nèi)氣體不容易外逸；

7、能冷卻下料器，使下料器一直處于低溫狀態(tài)，可有效的保護下料器；降低出料溫度，提 高活化的率；可以生產(chǎn)任何要求的高中低檔炭；有效的改善夏天時的勞動環(huán)境。缺點有：更換下料器必須換爐芯磚?；炷两Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、投資少，氣密性差會降低活化的率，容 易燒壞下料器，但換下料器也方便。為了防止爐體膨脹，冷縮（特別在開爐和停爐過程中）引起變形產(chǎn)生裂紋，爐體外圍用型鋼加固，并設(shè)有可以松動的控干。2、蓄熱室（每個半爐一個）蓄熱室的設(shè)置是斯列普爐的最大優(yōu)點，它充分地利用了熱能， 正常操作時無需外部補充熱能，它可以通過蓄熱室使系統(tǒng)熱平衡，它的作用有兩個，一是儲存熱能。由于活化反應(yīng)產(chǎn) 生的可燃氣體與空氣中的氧氣燃燒放出大

8、量的熱，載熱氣體在通過蓄熱室時與其中的耐火磚進行熱交換時，耐火磚獲得熱能而起到儲存熱能的作用；二是加熱活化劑。飽和蒸汽130c-150 c的水蒸氣從底部加入，由下而上通過格子磚進行熱交換達到頂部時，溫度可達950-1050 c左右，這個過程是活化劑獲得能量的過程。寧夏活性炭廠早期的活化爐是用紅磚、 耐火磚砌筑成長方形，后期的活性炭廠家448產(chǎn)品道活化爐蓄熱室為直立圓筒形，外殼用厚6毫米的鋼板焊成，直徑為 2320mm，總高為11300mm,底部有寬度為230的5道大弦。蓄 熱室腔內(nèi)有56層用耐火磚疊成的格子。3、水封水封的主要作用是隔絕空氣，穩(wěn)定系統(tǒng)的溫度及壓力，減少熱損失；其次是防止有毒有

9、害氣體外逸造成大氣污染或中毒事故的發(fā)生。水封分為水封槽和水封蓋。水封槽是由型鋼和鋼板制作的，內(nèi)邊高出外邊5mm左右，防止槽內(nèi)的水進入活化爐而影響整個系統(tǒng)的溫度平衡，更重要的是防止高溫耐火磚劇冷裂縫變形，水封蓋用不銹鋼制作。二、活化原理1、物料流程炭化料經(jīng)篩選后用電葫蘆吊上活化爐頂部加入爐內(nèi)，借助炭化料的重力緩慢下降，先經(jīng)過預(yù)熱段、補充炭化段后到活化段、冷卻段，最后從出料器卸出。炭在活化段借助重力作用 做曲線向下移動。2、氣體流程我們習(xí)慣于將斯列普爐兩個半爐稱為左右兩個半爐，上部分分別與兩個蓄熱室相連通， 下部分由下連煙道（燃燒室）連通。按操作及化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)，將活化劑一一水蒸氣通入的半 爐成為冷

10、卻半爐；將助燃劑一一空氣通入的半爐成為加熱半爐。當左半爐處于冷清期，關(guān)閉煙道閘板閥和關(guān)小空氣閘板閥，開啟蒸汽閘板閥，使130- 150 c的水蒸氣由蓄熱室底部加入，自下而上通過蓄熱室格子磚進行熱交換，到達蓄熱室頂部的溫度為970 1050 c左右，經(jīng)過上連煙道 一上近煙道（補充炭化段）上遠煙道（補充炭化段、活化段） 一中部煙道（活化段）下遠煙道（活化段）下近煙道（活化段）下連煙道（燃燒室）進入右半爐（加熱半爐）*下近煙道（活化段） 一下遠煙道（活化段） 一中部煙道（活化段）一上遠煙道（補充炭化段、活化段） 一上近煙道（補充炭化段）一上連煙道。高溫 煙道氣體自上而下與蓄熱室的格子磚進行熱交換，溫

11、度由1000 1150c降到350 450 c,最后進入煙囪排出。3、活化原理為什么要討論活化原理呢？這是為了使活化爐得到高質(zhì)量、高產(chǎn)量的活性炭，同時保證爐子的使用壽命，弄清了活化原理，就可以據(jù)此制定合理的活化工藝，獲得最大的經(jīng)濟效益。 冷卻半爐內(nèi)，高溫水蒸氣在活化段與炭直接接觸反應(yīng)，產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)。c+h2o co + h2qc+2h2o co2+2h2q同時還發(fā)生下列二次反應(yīng)co2+ c2co q2co+h o co2+h2 + qh2+ c ch4 + q2h2+2c c2h2冷卻半爐的反應(yīng)是前面的反應(yīng)，這也是得到優(yōu)質(zhì)活性炭的三大反應(yīng)，這是我們希望的反應(yīng)。但是水蒸氣與炭的活化反應(yīng)是

12、750-950 c,而二氧化碳與炭的活化反應(yīng)溫度是850-1100 c。所以爐芯溫度在 850c就沒有式的反應(yīng)，即使比850c溫度高一些，因為二氧化碳與炭的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，此反應(yīng)一發(fā)生，炭的溫度又降到850c，甚至更低，反應(yīng)又停止。為了保證式反應(yīng)都能持續(xù)進行，所以理論上規(guī)定爐芯溫度即活化溫度不超過 910 c。因為溫度超過 910 c,由于水蒸氣與炭的終止溫度是950c，越接近950 c,水蒸氣與炭的反應(yīng)越緩慢。為了不影響式反應(yīng)，爐芯溫度（活化溫度）定在910 c。在這個溫度下，在活化爐中，式反應(yīng)后，產(chǎn)生的二氧化碳即可參加活化反應(yīng)，由于式反應(yīng)的產(chǎn) 生，隨著二氧化碳濃度的減少，又促使式反應(yīng)加速。

13、由于活化爐的特殊性，無法測定活 化爐的爐芯溫度，而用熱電偶插在人孔位置。由于熱電偶的位子處在下排風(fēng)管的下面，加熱半爐給風(fēng)時，由于風(fēng)隨著熱氣流向上走，認為風(fēng)對溫度影響不大，把人孔熱電偶測出的溫度 看作爐芯溫度，所以爐溫有不能超過 910 c之說。但是事實上，最低風(fēng)壓400pa,而爐壓60pa, 由于這個壓差，盡管人孔的熱電偶在風(fēng)管下面，風(fēng)對熱電偶還是有影響的。實際上，此熱電 偶顯示溫度高于爐芯溫度，所以在小型活化爐溫度允許控制在900 950 c之間，而兵器工業(yè)部第五設(shè)計院設(shè)計的活化爐熱電偶都不在人孔位置，而在上層板下面3、4、5、6、7、8熱電偶距上風(fēng)管高于100mm或低于上風(fēng)管100mm位置

14、。熱電偶的這種設(shè)置，優(yōu)點是風(fēng)對溫度的影響全部顯示出來。在活化爐正常操作情況下，控制溫度就控制了活化爐的氧含量， 不會造成活化爐含氧過高，因此，不需要對活化爐進行氧含量測定。缺點是熱電偶處在火焰區(qū)，冷、熱半爐溫度相差大，熱電偶易損壞，另外熱電偶顯示溫度與爐芯溫度相差大。如果 活化爐溫度按950 c控制，造成爐芯溫度偏低，影響活化爐產(chǎn)量。從華輝公司448產(chǎn)品道活化爐看，活化爐最高溫度不超過950c，生產(chǎn)40/60活性炭，日產(chǎn)量在 4.0 4.5噸之間。生產(chǎn)40/100的活性炭，必須采取二遍活化工藝。執(zhí)行6年的活化爐老工藝，從冷、熱半爐溫度看，爐芯溫度大大低于 910c,沒有達到910c的最佳工藝。

15、從 6年的操作經(jīng)驗看，爐芯 溫度與加熱半爐溫度相差 60 90c之間。從理論上推算，工藝溫度控制在970 1000c才能 使爐芯溫度達到 910c。華輝公司1998年9月，制定了活化爐新工藝，考慮到 448產(chǎn)品道 是大爐，將最低溫度 970 c改成980 c,最高溫度為1000 c不變?；罨癄t的各點溫度控制在 990 ±0c。由于華輝采用飽和蒸汽，蓄熱室頂部溫度控制在1120 1150之間。在溫度控制上，把各點溫度提高到1000 1020c,產(chǎn)量增加不明顯，但是如果只提高1、2、 3、4點溫度，增產(chǎn)效果明顯。要想高產(chǎn)，把3、4點溫度提高到1050c,或提高1、2、3、 4點工藝溫度到

16、1000 1020c時，448型爐日產(chǎn)量可提高到 7.5 8噸。對于熱電偶安放在人孔處，由于熱電偶在風(fēng)管下面,風(fēng)對熱電偶的影響僅是部分，所以煙道溫度與爐芯溫度相差20- 50 c,所以工藝控制溫度應(yīng)該在930 960c之間，超過 960c，有可能造成氧含量過高，容易造成爐芯燒結(jié)，堵爐。( 2 )蓄熱室頂部溫度蓄熱室頂部溫度決定了蒸汽入爐溫度， 入爐蒸汽溫度到達上遠煙道與加熱半爐上遠煙道 相近，高溫時，入爐蒸汽溫度處于最佳工藝狀態(tài)。因為上遠煙道無風(fēng)管，所以此煙道溫度在 活化爐各煙道中溫度最低。 較高的入爐蒸汽溫度首先加熱了上近煙道， 通過補充炭化段的異 型磚把熱量傳遞給炭化料加熱， 入爐蒸汽溫度

17、達到上遠煙道與加熱半爐的上遠煙道溫度相等 或高一些， 此時上近煙道和上遠煙道溫度相差無幾， 此時， 整個補充炭化段溫度處于均衡狀 態(tài)，使物料在補充炭化段升溫均衡， 物料進入活化段的溫度不會相差太大。 這樣有力于活化， 使物料活化均勻，也有力于提高產(chǎn)量。在實際操作中，上遠煙道溫度反向，即活化半爐溫度 高于加熱半爐溫度時，產(chǎn)量較高。提高入爐蒸汽的溫度后進入活化段，對物料起加熱作用， 有利于爐芯溫度的穩(wěn)定， 有利于二氧化碳參與活化反應(yīng)。 雖然較高溫度的入爐蒸汽有利于活 化反應(yīng)，但在操作上，由于蓄熱室頂部溫度受到排煙溫度的控制，蓄熱室底部有水的情況， 底部排煙不超過 450c，超過450c底部就易著火

18、。在 448型爐的實際操作中，在蓄熱室底 部有水的情況下，蓄熱室頂部溫度應(yīng)控制在1120 1150c(熱電偶從蓄熱室頂部插入)時，底部排煙溫度不超過 400 c。蓄熱室頂部溫度控制在1150c時對耐火磚影響如何？停爐后，從蓄熱室頂部拿出的格子磚、粘土耐火磚好象重新燒了一遍，硬度特別好。蓄熱室頂部溫度控制：在使用飽和蒸汽(120 150c),蓄熱室頂部溫度控制在1120 1150c。如使用過熱蒸汽(250 350c),為了保證底部排煙溫度，可以適當降低蓄熱室頂 部溫度。( 3)蒸汽壓力和流量為保證和水蒸氣的充分接觸， 加速活化反應(yīng)， 提高活化效率， 實際需要的蒸汽量大大超 過理論需要量。蒸汽流量過低，降低了參與活化反應(yīng)的水蒸氣濃度，使活化緩慢，延長了活 化時間，活化效率低，炭消耗增加，炭質(zhì)量下降。蒸汽流量大，雖然提