一种烟气内循环的氧化炭化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种烟气内循环的氧化炭化系统，包括外热式氧化炉、外热式炭化炉、燃烧设备和第一烟气循环设备；本实用新型专利技术将空气与含有大量二氧化碳和水蒸气的烟气混合得到氧化剂，同时相应地降低了其中的氧含，对于强度较大的成型粒料，可以取得更好的氧化效果，进而可以提高炭化效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤基活性炭生产领域，特别涉及一种煤基活性炭生产中烟气内循环的氧化炭化系统。
技术介绍
在传统的煤基活性炭生产工艺中，原料煤在成型、造粒后依次经炭化、活化工艺处理，制备活性炭。目前，先进的活性炭生产工艺中往往还包括氧化工艺，即在炭化处理前，首先进行氧化处理。在炭化前对炭材料进行适当的氧化处理,可以提高活性炭的吸附性能和产率。煤氧化后再经炭化,煤的微晶结构有很大改变。随着氧化程度的加深,炭化产物微晶的层间距增大,微晶层片平均尺寸减小,石墨化程度下降。氧化不仅可以将煤的大分子侧链和官能团氧化成为含氧基团并提前脱落,初始孔隙率提高,有利于炭化反应的进行,还使煤分子的芳香核部分破坏,微晶层面发生扭曲或变形,为活化气体的进一步刻蚀产生新的孔隙奠定了基础。目前对原料煤进行氧化处理时，空气由于容易获取、成本低，常被用作氧化处理的氧化剂。例如CN203866039U公开了一种用于煤基活性炭制备的氧炭化预处理系统，包括外热式氧化炉、外热式炭化炉、冷却炉；外热式氧化炉的烟气出口与烟气净化系统连接，外热式炭化炉的炭化尾气出口与所述焚烧炉连接，焚烧炉的高温烟气为所述外热式氧化炉和外热式炭化炉分别供热；外热式炭化炉的烟气出口经换热器与所述烟气净化系统连接，所述换热器的高温空气出口与所述外热式氧化炉和焚烧炉分别连接，以提供氧化反应所需氧气。CN102153079A本技术公开了一种氧炭化法工业化煤制活性炭的方法及系统，首先将煤粉压块制成的成型料送入外热式氧化炉与氧化空气发生氧化反应生成氧化料；之后将氧化料送入外热式炭化炉进行炭化处理生成炭化料；然后将炭化料经过冷却和活化处理后制成的活性炭制品。在活性炭的预处理工序中，采用氧化工艺和炭化工艺两道工序，其中利用热空气作为氧化工艺的氧化剂对成型料表面进行氧化，使活性炭制品的吸附性能和产品得率得到提高。另外，对于高强度活性炭的需要越来越大，而高强度活性炭的制备离不开高强度的煤炭成型粒料。然而，对于高强度的煤炭成型粒料，研究认为，直接以空气等作为氧化剂却并非最佳选择，难以有效地实现预氧化的预期效果。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种烟气内循环的氧化炭化系统，以提高成型粒料的氧化炭化效果。为实现上述目的一个方面，本技术提供的烟气内循环的氧化炭化系统采用以下技术方案：一种烟气内循环的氧化炭化系统，包括：所述外热式氧化炉，用于对物料进行氧化处理，包括第一筒体和设置在所述第一筒体外的第一外热夹套，所述第一外热夹套用于为所述第一筒体内物料的氧化处理提供所需热量；所述外热式炭化炉，用于对来自所述外热式氧化炉的物料进行炭化处理，包括第二筒体和设置在所述第二筒体外的第二外热夹套，所述第二外热夹套用于为所述第二筒体内物料的炭化处理提供所需热量；燃烧设备，用于向所述第一外热夹套和第二外热夹套内输入热烟气；和第一烟气循环设备，用于将来自所述第一外热夹套和/或第二外热夹套的部分烟气与适量的空气混合后作为氧化处理的氧化剂送入第一筒体。根据本技术的氧化炭化系统，利用外热式氧化炉用于对物料进行氧化处理，利用外热式炭化炉对来自所述外热式氧化炉的物料进行炭化处理，所述外热式氧化炉和外热式炭化炉均为本领域所熟知，例如分别可以是CN203866039U或CN102153079A中外热式氧化炉和外热式炭化炉，利用外热夹套为筒体内的反应供热。优选地，所述外热式氧化炉和外热式炭化炉均为外热式回转窑。更优选地，所述第一外热夹套和第二外热夹套分别包括沿其轴向设置的多个相互隔离的分段夹套，所述分段夹套上分别设有烟气入口和烟气出口，从而可以分别向每个分段夹套中输入热烟气时，以更好地调节氧化处理或炭化处理的温度。所述外热式氧化炉和外热式炭化炉的分段夹套的数量可以根据生产需要进行调整，例如可以分别是3至10个等，比如4个、6个或8个。根据本技术的氧化炭化系统，燃烧设备产生的热烟气被送入外热式氧化炉和外热式炭化炉，在本技术中，所述烟气为天然气燃烧后产生的尾气。所述燃烧设备可以是本领域常用的燃烧器或热风炉等，为本领域所熟知，这里不再赘述。本领域技术人员可以理解，所述燃烧设备可以根据需要设置为一台或多台，从而可以同时或分别向所述外热式氧化炉和外热式炭化炉提供热烟气。根据本技术的氧化炭化系统，利用第一烟气循环设备将烟气与空气的混合气体作为氧化处理的氧化剂送入第一筒体，其中，所述烟气为燃料燃烧后所得，例如天然气在燃烧设备中进行空气燃烧或富氧燃烧所得，其中含有较多的二氧化碳和水蒸气。所述烟气与空气混合既可以调节烟气成分，又可以调节烟气温度；另外，由于所述烟气可以来自第一外热夹套和/或第二外热夹套，本领域技术人员了解，氧化处理和炭化处理所需的温度并不相同，从而来自第一外热夹套和第二外热夹套的烟气温度也不同，因此同样可以利用来自第一外热夹套与第二外热夹套的烟气量之比调节温度。当然，还可以其它的方式对混合气体的温度继续调节，例如进一步设置换热器。本领域技术人员理解，所述第一烟气循环设备可以是本领域常用的适于高温烟气输送的设备，例如循环风机或引风机等，为本领域所熟知，这里不再赘述。根据本技术的氧化炭化系统的一个优选实施方式，所述氧化炭化系统还包括：第二烟气循环设备，用于将来自所述第一外热夹套的部分烟气循环至所述第一外热夹套内；和第三烟气循环设备，用于将来自所述第二外热夹套的部分烟气循环至所述第二外热夹套内。根据本技术的氧化炭化系统的另一种实施方式，所述氧化炭化系统还可以包括输送机、除尘器、引风机、焚烧炉和余热锅炉，其中，所述输送机用于将来自所述第一筒体的氧化物料送入所述第二筒体内，为本领域所熟知，例如可以是链斗输送机。所述除尘器和引风机用于共同处理第一筒体内的氧化尾气，其中，所述除尘器用于对来自所述第一筒体内的氧化尾气进行除尘，为本领域所熟知，例如可以是布袋除尘器等；所述引风机用于从所述第一筒体内引出氧化尾气，从而可使除尘后的烟气进入其他单元加以利用。所述焚烧炉和余热锅炉用于共同处理第二筒体内的炭化尾气，用于焚烧来自所述第二筒体内的炭化尾气，得到焚烧尾气；所述余热锅炉用于回收所述焚烧尾气中的热量。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)本技术将空气与含有大量二氧化碳和水蒸气的烟气混合得到氧化剂，同时相应地降低了其中的氧含量，与单纯的空气或氮气与氧气的混合气作为氧化剂相比，二氧化碳等气体的引入不仅并未阻碍氧化反应的进行，技术人还意外发现，大量还原性的水蒸气及二氧化碳的引入不仅不会降低氧化处理的效果，而且对于强度较大的成型粒料，反而可以取得更好的预氧化效果，进而可以相应提高炭化效果；(2)本技术还进一步对离开氧化炉和炭化炉的外热夹套的烟气进行部分循环利用，相比于直接排放，起到了非常好的节能减排的效果。例如在改造前(直接排放)，氧、炭化装置天然气加热消耗量约为1000方/小时；改造后，天然气消耗量降低为520方/小时。按照2.3元/方天然气价格计算，仅天然气每天节约资金1104元，全年节约资金883万元。同时每小时节约氮气用量320方，按照每方成本0.23元计算，全年节约58万元。附图说明图1示出了本技术的氧化炭化系统的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气内循环的氧化炭化系统，包括：外热式氧化炉，用于对物料进行氧化处理，包括第一筒体和设置在所述第一筒体外的第一外热夹套，所述第一外热夹套用于为所述第一筒体内物料的氧化处理提供所需热量；外热式炭化炉，用于对来自所述外热式氧化炉的物料进行炭化处理，包括第二筒体和设置在所述第二筒体外的第二外热夹套，所述第二外热夹套用于为所述第二筒体内物料的炭化处理提供所需热量；燃烧设备，用于向所述第一外热夹套和第二外热夹套内输入热烟气；和第一烟气循环设备，用于将来自所述第一外热夹套和/或第二外热夹套的部分烟气与适量的空气混合后作为氧化处理的氧化剂送入第一筒体。

【技术特征摘要】
1.一种烟气内循环的氧化炭化系统，包括：外热式氧化炉，用于对物料进行氧化处理，包括第一筒体和设置在所述第一筒体外的第一外热夹套，所述第一外热夹套用于为所述第一筒体内物料的氧化处理提供所需热量；外热式炭化炉，用于对来自所述外热式氧化炉的物料进行炭化处理，包括第二筒体和设置在所述第二筒体外的第二外热夹套，所述第二外热夹套用于为所述第二筒体内物料的炭化处理提供所需热量；燃烧设备，用于向所述第一外热夹套和第二外热夹套内输入热烟气；和第一烟气循环设备，用于将来自所述第一外热夹套和/或第二外热夹套的部分烟气与适量的空气混合后作为氧化处理的氧化剂送入第一筒体。2.根据权利要求1所述的氧化炭化系统，其特征在于，所述氧化炭化系统还包括：第二烟气循环设备，用于将来自所述第一外热夹套的部分烟气循环至所述第一外热夹套内；和第三烟气循环设备，用于将来自所述第二外热夹套的部分烟气循环至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪强，韩晓林，赵龙，陈太广，漆涛，张雁江，鲁宗虎，赵荣善，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，神华新疆能源有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11