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多段炉与斯列普炉活化装置系统综合比较

吉建斌康德朗

（尚鼎炉业科技(扬州)有限公司，扬州市邗江开发区）

摘要：本文试图根据实际经验及文献数据对煤基颗粒活性炭制造业常见的两种活化装置——多段炉及斯列普炉——及其技术系统进行全面的应用性能及应用效果比较。进入综合比较范围的两种活化炉装置系统均涵盖活化设备本体、蒸汽生产设备、尾气处理装置及其他的必要、主要附属设备等。涉及的工艺物料包括炭化料、水蒸气活化剂、一次风及二次风、燃料、尾气和/或烟气、活化料等。重点比较的项目包括设备结构及运行原理、工艺特点及生产效率、关键性工艺参数等。通过综合比较和分析之后即可知悉多段炉活化装置系统成为发达国家活性炭制造业主流炉型的根本原因。

关键词：煤基颗粒活性炭，多段炉，斯列普炉，活化

前言

煤基颗粒活性炭制造业使用的活化设备有斯列普炉、多段炉（耙式炉）、转炉、管式炉、流化床炉等类型，以前两种最为常见。东亚地区的煤基活性炭厂多采用斯列普活化炉，而欧洲和美洲的煤基活性炭厂则习惯采用多段炉活化装置。图1为两种炉型的现场照片。

(a)多段炉活化装置（由BSPThermalSystems,Inc.提供）(b)斯列普炉活化装置

图1.多段炉与斯列普炉装置系统的外观

斯列普活化炉装置于1950年代被引入我国活性炭制造业，经过40多年的发展，目前仍为我国煤基活性炭制造业的主力生产装置类型。斯列普炉多按设计年产能力进行细分（在宁夏产区则多按设计产能炉型对应的产品道总数量来细分），常见的有300吨炉、500吨炉、1000吨炉型，近年新开发了2000吨和3000吨炉型，最常用的是1000吨/年产能（产品道总数为576）的斯列普活化炉（下文中简写为SLIP）。

多段炉（MultipleHearthFurnace，简称MHF）在我国活性炭制造业多被称为“耙式炉”，这种工业炉装置最早是由美国的Nichols公司设计制造的。Nichols公司于1939年设计了第一台外径0.9米、层数为10层的MHF设备，应用于Freeport硫磺公司的实验室研究；同年设计建造了一台外径达6.78米、16层的MHF用于处理铁矾土和赤铁矿，产能为每天4000吨。之后，外形尺寸为1.4×10、6.78×17、2.59×12和7.85×17（均为“外径尺寸×层数”）的MHF相继投入使用。从1950年始，MHF开始用于活性炭行业，最早是用于木炭制造，其后用于煤基颗粒活性炭生产，后来发展成为欧美国家活性炭制造和再生的主力炉型之一。

经过60多年发展之后，煤基活性炭制造用的MHF装置已实现标准化和系列化，适用的规模生产的常见炉型按照最大外径尺寸顺序依次为2.5米，2.8米，3.9米，4.8米，5.1米，5.7米，6.5米，和7.8米共8种，可用于实验室试验用的炉型有外径1.1米，1.4米，1.8米和2.1米四种炉型。其中的5.1米和6.5米外径炉型在煤基活性炭制造业最为常见，而7.8米炉型在新兴国家是最受欢迎的型号。

我国活性炭制造业最早于1980年代引进一台外径较小的MHF装置，之后于2001年由大同市三星力源炭素有限公司引进一套外径7.8米、10层结构的MHF装置用来炭化并活化加工原煤直接破碎活性炭产品。目前上述两套装置因各种原因已停用。目前已建成并将于今年试生产的MHF活化装置系统是由神华新疆能源有限责任公司于2009年引进、2011年建成的两套同型号MHF装置系统，单台装置的外径为7.8米、17层结构，总设计能力为年产2万吨煤基压块颗粒活性炭产品。

1.MHF与SLIP活化装置的结构特点及运行原理

1.1MHF装置的结构特点及运行原理

如图2所示，MHF装置本体是由钢质外壳及耐火材料衬层、耐火砖砌筑的球面形自支撑结构的炉床层及落料孔、物料“搅拌”机构（中轴、耙臂、耙齿及电机驱动单元部件等）、燃烧机、附属的管线及仪器仪表和传感器等构件组成。

(a)剖面示意图（IndustrialFurnaceCompany,Inc.供）(b)立体布置图（CMINESA供）

(c)结构及运行机制示意图（尚鼎炉业科技）

图2.多段炉结构及运行原理示意图

MHF是由几个至十几个在水平方向平行叠加的球面形炉床组成，在顶端炉层接受给入的固体原料。带有耙齿的耙臂在每一炉床耙动固体原料，从外向内按照螺旋形路径推动固体料（称为“内耙炉床”），从设置在近中心处的落料孔掉落到下一炉床。在相邻设置的下一层炉床，耙臂按照螺旋形路径从内向外推动固体料到炉壁（称为“外耙炉床”），通过设置在近炉壁位置的一系列落料孔落入下一层炉床。固体物料以这种方式不断向多段炉的下方运动，最终从最底层炉床中排出。

由空气冷却的中心轴在炉底