книги / Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. 1

10.3.1. Получение углеродных адсорбентов (активныхуглей) методом парогазовой активации

10.3.1.1. Механизм парогазовой активации

В процессе активирования при взаимодействии окислителя с углеродом угля-сырца идет многостадий­ ный процесс с удалением остатков функциональных групп, отдельных кристаллитов и макромолекул. В ре­ зультате изменяется пористая структура и активность углеродного материала. Условия протекания этого про­ цесса и качество получаемого углеродного адсорбента (активного угля АУ) зависят от многих факторов, ос­ новными из которых являются:

-физико-химические и структурные характеристи­ ки исходного угля-сырца, определяемые видом исход­ ного сырья, условиями его предварительной переработ­ ки и режимами карбонизации;

-физические и химические режимы проведения процесса парогазовой активации (ПГА);

-аппаратурное оформление процесса активации. Технологическое понятие «механизм ПГА» отража­

ет совокупность всех явлений, имеющих место при взаимодействии окислителя с неактивированным углем

(НАУ), протекание которого зависит от состояния уг­ лерода в исходном угле-сырце и факторов, определяю­ щих условия регулирования параметров пористости структуры в активированном угле в заданных пределах.

Неактивированный уголь НАУ представляет собой углеродный остаток, образовавшийся в процессе термо­ обработки исходного углеродсодержащего сырья в инерт­ ной атмосфере, в котором основные параметры порис­ той структуры уже сформированы. Основной задачей процесса парогазовой активации, является обеспечение доступности для типичных адсорбатов уже созданного

вНАУ объема адсорбирующей пористости и по воз­ можности повышение его емкостных и кинетических характеристик без заметной потери механической проч­ ности. В основе ПГА лежит высокотемпературная об­ работка НАУ газообразными окислителями, которая сопровождается удалением от 30 до 50 % по массе уг­ лерода из исходного углеродного скелета НАУ. И хотя

впроизводстве АУ этот показатель именуется «обга­ ром», в действительности он должен осуществляться в условиях, исключающих неконтролируемое удаление углерода в отличие от широко используемых в произ­ водственной практике процессов газификации угля.

При активировании угля удаление углерода должно сопровождаться развитием пористости и соответст­ вующим снижением его кажущейся плотности. Несо­ блюдение этих условий приводит к поверхностному обгару без развития пористости углеродного скелета.

Для реализации возможности управления процессом парогазовой активации в качестве активирующих аген­ тов используют мягкие окислители, реакционную спо­ собность которых можно регулировать температурными параметрами процесса. Нижняя граница температурного интервала процесса ПГА задается необходимостью обеспечить оптимальную скорость активирования, а верхняя — исключить поверхностный обгар угля.

Для основных активаторов, используемых в произ­ водстве АУ методом ПГА — диоксида углерода и водя­ ного пара, температурный интервал управляемого воз­ действия лежит в достаточно узких пределах 800-950 °С.

Значительно большую неопределенность в понима­ нии механизма ПГА вносит исходный НАУ. Использо­ вание различного сырья (древесина, торф, скорлупа плодов и орехов, ископаемые угли, синтетические по­ лимеры, углеродсодержащие отходы и т. д.) и методов их первичной обработки (дробление, формование, мо­ дифицирование и т- Д-) приводит к значительным коле­ баниям в качественных характеристиках исходного НАУ, реакционной активности составляющих его эле­ ментов, а также транспортной пористости, обеспечи­ вающей доступность внутреннего объема углеродного скелета НАУ активирующему агенту и необходимые термодинамические условия для их взаимодействия.

Используемые в практической технологии критерии оценки реакционной активности НАУ по соотношению упорядоченного (циклически полимеризованного) и не­ упорядоченного (в боковых радикалах) углерода в дос­ таточной степени условны, так как в процессе прогрес­ сирующего активирования происходит постоянное из­ менение этого соотношения. Следует подчеркнуть, что эти утверждения в полной мере применимы и в отноше­ нии каждого компонента входящего в состав исходного НАУ. В качестве примера, подтверждающего это поло­ жение, можно привести относительные скорости уда­ ления углерода из отдельных компонентов, входящих в состав промышленного активного угля АГ-3 (табл. 10.13).

Таким образом, высокая степень неопределенности, характерная для процесса парогазовой активации, обу­ словлена переменными характеристиками используемых НАУ и его компонентов, что существенно затрудняет установление точных количественных зависимостей, связывающих степень активирования с изменениями в пористой структуре и активности получаемого угля.

Количественной мерой взаимодействия окислителя с НАУ, сопровождающейся удалением углерода и измене­ нием характера его пористости в исследовательской и промышленной практике, считается обгар, который оп­ ределяется как отношение выгоревшего углерода к на­ чальной массе угля либо как отношение разности уменьшения кажущейся плотности к исходной.

Более наглядно качественные изменения, происхо­ дящие в НАУ с увеличением обгара, можно проследить на основе их исследования с использованием РСА, рас­ чета значений плотности выгораемого углерода и ха­ рактера развития пористой структуры. Анализ струк­ турных изменений в процессе парогазовой активации свидетельствует, что при взаимодействии активирую­ щего агента с НАУ, наряду с деструкцией и преобразо­ ванием боковых радикалов, затрагивается и ядерная часть структуры вплоть до разрушения ароматических слоев. В качестве примера в таблице представлены данные по изменению кристаллографических парамет­ ров карбонизованных материалов из различных видов сырья (табл. 10.14).

Как видно, наиболее плотно упакованы слои иско­ паемых углей, межслоевые расстояния у углей из са­ харного полукокса больше и составляет 0,363 нм, у уг­ лей из поливинилиденхлорида упорядоченности слоев не наблюдается ни у исходного, ни у активированного угля.

В процессе активирования происходит минимальное изменение основных параметров первичных объемных элементов углеродного скелета — межплоскостных и межатомных расстояний, а также линейных размеров кристаллитов. При этом наблюдается незначительное увеличение доли упорядоченного углерода в составе угля, наиболее характерное для начальных стадий про­ цесса при обгарах в пределах 10-20 %. Последнее, повидимому, обусловлено выгоранием в первую очередь наиболее реакционно-способной части углеродного скелета — неупорядоченного углерода. На последую­ щих этапах взаимодействия с активатором наряду с неупорядоченным углеродом в процессе участвует и ядерная часть полимерного скелета угля.

Правильность этого предположения подтверждает­ ся и изменением значений плотности выгораемого углерода (d gy) с ростом обгара, рассчитываемых по формуле:

где * означает пикнометрическую жидкость.

Таблица 10.13

В табл. 10.15 в качестве примера приведена плот­ ность выгораемого углерода в угле из фенол-формаль- дегидной смолы (ФФС) в процессе активирования.

Как видно из табл. 10.15, в процессе активирования плотность выгораемого углерода возрастает, но даже для близких к предельным значениям обгаров ее значе­ ние существенно ниже исходных плотностей по гелию

(<а?Не) и бензолу с/с‘Нб промышленных АУ (2,10— 2,16 г/см3), аналогичные данные — по рентгенографи­ ческой плотности углерода. Последнее свидетельствует о том, что существенное приращение суммарной по­ ристости на начальных этапах взаимодействия обу­ словлено увеличением степени доступности объема микропор, который в исходном НАУ блокирован боко­ выми радикалами неупорядоченного углерода.

Данное предположение убедительно подтверждает­ ся результатами исследования изменения пористой

структуры в активированном угле с ростом обгара (табл. 10.16).

Как следует из представленных данных, основные изменения, происходящие в пористой структуре угля в процессе активирования, связаны с развитием объема микропор на начальных этапах (до обгара равного 1015 %) за счет увеличения степени их доступности, а на последующих — с изменением их размеров в результа­ те выгорания отдельных макромолекул из ядерной час­ ти скелета полимерного угля. Верхней 1раницей пре­ дельных значений обгаров, превышение которой не только снижает его емкостные свойства, но и сопрово­ ждается резким падением его механической прочности, является момент начала выгорания отдельных кристал­ литов угля. Дальнейшее активирование сопровождается снижением общей адсорбирующей пористости и раз­ рушением пространственных связей в скелете угля, обеспечивающих его прочностные свойства.

Характер изменения пористости, выявленный на примере АУ из модельного сырья, в полной мере про­ является и для наиболее сложного по исходной рецеп­ туре промышленного угля АГ-3 (рис. 10.12), каждый из компонентов которого обеспечивает различный харак­ тер развития отдельных разновидностей пор (табл. 10.17).

Поэтому в промышленных технологиях по произ­ водству АУ значения обгаров, как правило, задаются в пределах близких к положению экстремума кривой раз­ вития объема микропор.

Рис. 10.12. Изменение вторичной пористой структуры промышленного адсорбента АГ-3 с ростом обгара (по убыли массы)

Таким образом, при переработке углеродсодержа­ щего сырья в производстве АУ соблюдаются следую­ щие закономерности:

-тип исходного сырья влияет на качество получае­ мого угля, степень развития в ней адсорбирующей и транспортной пористости и его механической прочно­ сти;

-в процессе парогазовой активации развитие объе­ ма адсорбирующей пористости преимущественно идет за счет вскрытия имеющейся в НАУ системы микро­ пор, и в последующем приращение этого объема обу­ словлено увеличением относительного размера микро­ пор до перехода их в супермикропоры в результате выгорания отдельных макромолекул из первичных кри­ сталлитов углеродного скелета;

-развитие объемов мезо- и макропор (см3/см3) при принятых в производстве активированных углей обга­ рах практически не происходит;

-при степенях обгаров близких или превышающих предельные, происходит выгорание отдельных кри­ сталлитов, что приводит к падению объема микропор и увеличению объема макропор и резкому снижению прочности угля.

Поэтому регулирование характеристик АУ в основ­ ном реализуется путем подбора исходных рецептур, каждый из компонентов которой вносит свой вклад в развитие объема пор адсорбента в ограниченных пре­ делах энергетических параметров микропористой структуры.

Таблица 10.17

10.3.2. Технология производст ва гранулирован ны х

акт и вны х угл ей м ет одом парогазовой акт ивации

Промышленное производство углеродных адсор­ бентов в России в основном ориентировано на выпуск гранулированных углей, из которых 80-85 % выпуска­ ются на базе ископаемого сырья методом парогазовой активации. К достоинствам гранулированных АУ сле­ дует отнести их стабильную форму, обеспечивающую оптимальную аэродинамику и механическую прочность по сравнению с дроблеными углями и возможность их использования в циклических процессах с движущимся слоем.

Формованные угли имеют вид цилиндрических час­ тиц с гладкой поверхностью диаметром от 0,9 до 8 мм и

получаются путем формования композиций на основе угольной пыли и органического связующего экструзией через калиброванные отверстия.

В производстве гранулированных углей в качестве исходного сырья используются ископаемые угли марок Т и СС, каменноугольный полукокс и древесный уголь, а связующего — лесохимическая и каменноугольная смолы, кислые отходы нефтепереработки. Требования к исходному сырью приведены в табл. 10.18.

Общим для всех типов гранулированных АУ, вы­ пускаемых отечественной промышленностью, является практически постоянное массовое соотношение уголь­ ной пыли и связующего, составляющее 70 : 30. Рецеп­ тура определяется целевым назначением угля. Угли

2. Размол в шаровой мельнице и транспортировка в бункер. Данная стадия обеспечивает получение одно­ родно дисперсной пыли, размер которой определяет характер и степень развития транспортной пористости в угле, его реакционную способность и механическую прочность. Из бункера угольная пыль насосом перека­ чивается по пылепроводу в отделение смешения и гра­ нуляции.

3.Подготовка связующего. Смолы и зеленое масло подаются в цех, где смешиваются в заданном соотно­ шении и перекачиваются в цеховую емкость.

4.Смешение и грануляция. Соотношение угольной пыли и связующего (70 : 30), а также условия проведе­ ния этого процесса обеспечивают получение однород­ ной пластичной пасты. Связующее, нагретое до 4080 °С, из цеховых емкостей подается в дозирующее устройство, из которого сливается в приемник смесите­ ля-гранулятора, смешивается с каменноугольной пы­ лью и продавливается сквозь фильеры. Формование угольно-смоляноц композиции осуществляется на шнек-прессе, изображенном на рис. 10.14. Перемеще­ ние пастообразной композиции с температурой 3080 °С в шнек-прессе производится винтом Архимеда с переменным, уменьшающимся к концу шагом, завер­ шающимся пятой. Сырые гранулы подаются на транс­ портер, затем поступают в промежуточный бункер, из которого подаются в сушильный барабан.

Рис. 10.14. Шнековый гранулятор для формования угольно-смоляной пасты

I — винт А рхим еда; 2 — фильеры;

3 — приемник смесителя-гранулятора

тирована винтовая насадка из отдельных пластин, обес­ печивающая продвижение угля вверх по наклону 3°, а также проход окисляющего воздуха. Процесс сушки и термоокисления проводится под разрежением в 5- 10 мм. вод. ст. Температура газов в топке 800-1000 °С, в камере смешения — 450-550 °С, в реторте на рас­ стоянии 1/3 от загрузочной камеры — 200-250 °С, от­ ходящих газов — 100-120 °С. Указанные режимы обес­ печивают выход гранул с температурой не более 70 °С при температуре термоокисления 80-100 °С и остаточ­ ной влажности не более 1 %. Время пребывания про­ дукта в печи 30-35 мин, производительность — 2,0- 2,5 т/ч по готовому продукту. Подсушенные гранулы по течке направляются в печь карбонизации.

Рис. 10.15. Барабанная печь для сушки гранулированного продукта:

УС Г — уголь -сы рец гранулированны й; КС — камера сгорания;

СМ — смеситель; Т отх — отходящ ее топливо

6. Карбонизация, охлаждение гранул и рассев карбонизованного продукта. Гранулы после сушки содер­ жат около 22 % летучих и не могут быть загружены в печь активации, так как это приведет к шлакованию продуктовых и газовых каналов печи. В процессе кар­ бонизации происходит удаление летучих до остаточно­ го их содержания (~ 7 %) и формирование пористой структуры и прочностных свойств гранул. Процесс карбонизации осуществляется во вращающихся бара­ банных печах с внутренним обогревом (рис. 10.16). Су­ хие гранулы непрерывно по течке загружаются в печь карбонизации, захватываются полками насадки и под действием наклона печи карбонизации перемещаются к выгрузочной камере. Движение теплоносителя и про­ дукта противоточное. Теплоносителем являются про­ дукты сгорания природного газа. Температура топоч­ ных газов на входе в барабан 1340 °С, на выходе — 300 °С, температура выходящего продукта 700 °С. Газы карбонизации сжигаются в котлах-утилизаторах. По окончании карбонизации уголь через выгрузочную ка­ меру по течке поступает в охлаждающий барабан, ох­ лаждаясь до 70 °С, затем подается на грохот, где от уг­

дожигания газов активации. В ходе этого процесса по­ вышается степень доступности сформированного в неактированном угле объема адсорбирующей пористости и увеличение относительного размера микропор. Структурные изменения и повышение активности яв­ ляются результатом удаления из скелета угля углерод­ ных фрагментов различной степени упорядоченности при его взаимодействии с парообразным активатором. В отечественной промышленности для активирования гранулированных углей используют шахтную печь с внутренним обогревом, конструкция которой разрабо­ тана французской фирмой «СРЕП». Печь активации (рис. 10.17) состоит из двух половин, работающих по направлению движения угля самостоятельно и параллельно, а по движению активирующего агента и теплоносителя — последовательно. Каждая половина печи состоит из полупечи, верхнего соединительного борова и рекуперато­ ра. Камера сгорания, нижний соединительный боров, дымоходная камера, дымовой боров и труба являются общими для всей печи. Полупечь представляет собой камеру, выложенную из шамотного кирпича специальной формы. Конструктивно насадка полупечи в соответст­ вии с ее технологическим назначением по ходу угля разделяется на три зоны:

I — зона подогрева и карбонизации высотой 2,8 м. Кирпичная кладка этой зоны образует систему горизонтальных каналов, по которым циркулируют газы, и вертикальных, по которым движется уголь. В этой зоне печи отсутствует непосредственный контакт теплоносителя и про­ дукта, и тепло передается углю через стенки кир­ пичной кладки.

II — зона активации высотой 3,6 м. Кирпич­ ная кладка продуктовых ячеек зоны активации и

дымовых каналов выложена шамотным кирпичом, форма которого обеспечивает непосредственный кон­ такт активирующего агента с углем, его свободную диффузию в слой угля и возвращение продуктов реак­ ции в дымовые каналы. Для стабилизации условий ак­ тивирования и повышения однородности характеристик получаемого угля форма каналов в продуктовых ячей­ ках способствует перемешиванию угля в результате зигзагообразного движения.

III — зона охлаждения высотой 0,8 м. Выложена фа­ сонным кирпичом со свободным проходом для движения АУ. В сплошной кладке предусмотрены каналы для про­ хода охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором.

Н- / ~г~

Рис. 10.16. Вращающаяся барабанная печь для карбонизации угольных гранул:

1 - загрузоченое устройство; 2 — вращающийся барабан;

3 — полки насадки; 4 — выгрузочная камера

В I и II зонах полупечи фасонный кирпич выложен по ширине полупечи полностью, а по длине — со сво­ бодным пространством между стенками камер и кир­ пичной кладкой, образуя боковые борова. В ближних к камере сгорания боровах имеются два перекрытия, об­ разующие нижний ближний боров (НББ), средний бо­ ров (СБ), верхний ближний боров (ВББ), а в дальних — одно перекрытие, образующее нижний дальний боров (НДБ) и верхний дальний боров (ВДБ).

Вборовах имеется подводка воздуха для сжигания газов, образующихся в процессе активации, с целью поддержания необходимого температурного режима и разности парциальных давлений газов в продуктовых и газовых каналах, благодаря чему обеспечивается пра­ вильный диффузионный процесс в шихте.

Процесс активирования в печах с внутренним обог­ ревом организован таким образом, что тепловая энер­ гия от стороннего источника, используется только на стадии разогрева кладки печи и ее запуска после капитального ремонта. Для этих целей используется камера сгорания (КС) (рис. 10.17), в которой сжигает­ ся жидкое или газообразное топливо. После разогрева кладок печи и рекуператоров функционирование и заданный тепловой режим в печи поддерживается за счет дожигания газов, образующихся в результате взаимодействия активирующего агента с углем и их утилизации в рекуператоре. Последняя реализуется путем изменения направления потоков теплоносителя

вполупечах, т. е. их работы в режиме нагрева и охла­ ждения путем переключения направления движения газовых потоков.

Вкаждой половине полупечи (высота 7,0 м, длина 6,2 м и ширина 3,9 м) фасонная кладка образует 288 продуктовых ячеек, которые сгруппированы в 18 про­ дольных рядах (регистрах) по 16 в каждом. В верхней части печи продуктовые ячейки объединены в 6 про­ дуктовых секций (реторт). Над каждой полупечью рас­ положены по два бункера, уголь из которых поступает во все шесть продуктовых реторт полупечи (рис. 10.18).

Рис. 10.18. Разрез печного отделения:

I — печь «С РЕП », 2 — загрузочны й бункер, 3 — вы грузочны й

бункер, 4 — нижний соединительны й боров, 5 — камера сгорания,

6 — рекуператор, 7 —- ды м овой боров

Рекуператор в составе печи предназначен для ути­ лизации тепла отходящих дымовых газов путем нагрева кирпичной кладки и использования этого тепла на пе­ регрев водяного пара. Рекуператор представляет собой прямоугольную шахту высотой 8,95 м, сечением 2,0 х 4,0 м, выложенную из шамотного кирпича. Внут­ ри он так же, как и печь, разделен капитальной стенкой на две равные части. В каждой части рекуператора раз­ мещена насадка, образующая по вертикали ступенча­ тые каналы, улучшающие теплообмен.

Движение газовой смеси в системе

Подача пара производится через дозировочный вен­ тиль и далее — через паровую задвижку в нижнюю часть рекуператора. Количество подаваемого пара ре­ гулируется по показаниям манометра; пар, поднимаясь вверх, перегревается за счет нагретой насадки рекупе­ ратора до температуры 800-1000 °С и по ВСБ поступа­ ет в печь. Перегретый пар проходит по горизонтальным газоходам зоны карбонизации, не соприкасаясь с полу­ коксом, и поступает в ВДБ, где меняет направление. Далее пар идет по верхним газоходам зоны активации, где частично диссоциирует на раскаленном угле. Вме­ сте с продуктами разложения пар поступает в СББ, где опять меняет направление, проходит по газоходам зоны активации и поступает в НДБ, снова меняет направле­ ние и по газоходам зоны активации идет в НББ, оттуда через нижний соединительный боров (НСБ) поступает в другую половину печи, находящуюся в этот момент в режиме нагрева.

В процессе прохождения пара по газовым каналам зоны активации происходит взаимодействие его с угле­ родом неактивированного угля, находящегося в про­ дуктовых каналах печи, по следующим реакциям:

Н20 + С = СО + Н2 125,4 кДж/моль

С + 2Н2= СН4 + 79,42 кДж/моль

2С + 2Н2= С2Н4 + 58,52 кДж/моль

Так как приведенные выше основные реакции взаи­ модействия с водяным паром являются эндотермиче­ скими, то этот период называют условно «охлаждени­ ем». Температура в период «охлаждения» поддер­ живается такая же, как и в период «нагрева», — за счет частичного сжигания газов активации в боровах, куда поступает воздух из байпасной линии по реакциям:

2СО + 0 2= 2С02+ 284,2 кДж/кг

СН4 + 202= С02+ 2Н20 + 798,38 кДж/кг

С2Н4 + 302 = 2С02+ 2Н20 + 133,76 кДж/кг

За счет сжигания газов активации в печи поддержи­ вается температура 850-980 °С.

Парогазовая смесь, поступающая в нижнюю часть второй полупечи, проходит ее в обратной последова­ тельности. В процессе движения парогазовой смеси в

полупечи, работающей в режиме нагрева, происходит взаимодействие неразложившегося водяного пара с углем по схеме реакций (2), а в боровах дожигания продуктов — реакции по схеме (3).

Температурный режим в печи регулируется подачей воздуха в борова для сжигания газов активации. Воздух подается вентилятором в коллектор, из которого по двум линиям подводится к каждой половине печи. Рас­ ход воздуха на каждую полулечь регулируется уста­ новленными на каждой линии шиберами. Каждый воз­ духовод имеет отводы для подачи воздуха в борова печи. Ввод воздуха в каждый боров осуществляется двумя рукавами, заканчивающимися в печи распреде­ лительной решеткой, где разделяется на ряд мелких потоков. На случай отключения электроэнергии преду­ смотрена подача воздуха инжектором.

Пар на печь подается по трубопроводу, который имеет два ответвления на каждую полулечь, снабжен­ ных задвижками для переключения подачи пара. Рас­ ход пара контролируется манометром и расходомером.

Параметры работы печи:

1.Температура активации (замер в боровах печи) — 850-980 °С.

2.Температура верха рекуператора — 1000-1200 °С.

3.Температура низа рекуператора — 250-600 °С.

4.Расход пара на один килограмм выгружаемого уг­ ля — 5-6 кг/кг.

5.Давление в боровах печи — 2-5 мм вод. ст.

8. Давление воздуха на входе в печь — 60 мм вод. ст.

7. Содержание кислорода в газах активации — не более 0,4 %.

10.3.3. Технология п роизводст ва дробленн ы х

углер о дн ы х адсорбент ов м ет одом парогазовой

акт ивации

Активные угли в основном получаются на основе переработки угля-сырца из древесины твердых пород, а также из каменноугольного полукокса (КАД). В про­ мышленности получают угли марок БАУ, АУП, ОУ, МД и ДКФ.

Сырьем для получения дробленых углей БАУ слу­ жит уголь-сырец марки ТЛ — древесный, ретортный. Он должен удовлетворять следующим требованиям:

-зольность — не более 1 %;

-содержание летучих — не менее 3 %;

-влажность — не более 10 %.

Типовая технологическая схема производства дробле­ ных АУ (рис. 10.19) включает в себя следующие стадии:

1. Сортировка угля-сырца. Поступающий на произ­ водство уголь-сырец из бункера (/) ленточным конвей­ ером (2) и элеватором (3) подается на вибрационный грохот (4), где подвергается предварительной сорти­ ровке через решетки 100 х 100 и 25 х 25 мм, магнитной очистке от примесей железа и рассеву на грохоте (J) на три фракции: до 1 мм, 1-10 мм и 10-25 мм. Уголь с размером кусков 25-100 мм подается в силос с винто­ вым шибером (б), с размером 10-25 мм — в силос (7), а 1-10 мм — в силос 8. Крупная фракция более 100 мм подается на дробилку (10) и возвращается на рассев. Пыль (размеры менее 1 мм) направляется в бункер от­ ходов (//). Мелкая фракция из силоса (8) ленточным конвейером (12) подается в бункер (13) над вращаю­ щейся печью активации.

2. Активация. Предназначенный для активации в печах «Дессау» древесный уголь ленточным конвейе­ ром (16) загружается в три секционных бункера над печами. Загрузочным устройством уголь-сырец подает­ ся на активацию в камеры печей активации (17). Внеш­ ний вид камерной печи активации изображен на рис. 10.20. Для производства БАУ используется сред­ няя фракция. Крупная фракция используется для про­ изводства осветляющих углей, имеющих по сравнению с БАУ большую сорбционную емкость и суммарную пористость. Активация проводится водяным паром при температуре 850-900 °С в камерных печах с внешним обогревом. Камерная печь «Дессау» с внешним обогре­ вом представляет собой кирпичную кладку с вмурован­ ными в нее шестью продуктовыми камерами. С лицевой

Рис. 10.20. Камерная печь активации:

I — систем а продуктовы х камер и огневы х каналов;

2 — подводящ ие трубки пароперегревателя; 3 — распределительны й

конус подачи пара; 4 — вы грузочны й мерник

стороны печи находятся подводящие трубки паропере­ гревателя, со стороны противоположной лицевой рас­ положен первичный рекуператор. В нижней части про­ дуктовой камеры расположен распределительный ко­ нус, под который подается пар. Каждая камера печи располагается между двумя огневыми каналами. Ввер­ ху, перед загрузочным устройством две камеры соеди­ нены между собой. Размеры продуктовой камеры: дли­ на — 1,3 м, ширина — 0,15 м, высота — 5 м. Загружа­ емый уголь при помощи распределительного конуса распределяется по двум камерам. Обогрев камер произ­ водится продуктами горения газообразного топлива, которое поступает в распределительный канал. Воздух подводится к горелкам через воздушные каналы реку­ ператора, где он предварительно нагревается за счет тепла отходящих дымовых газов. Воздух из каналов первичного рекуператора поступает в каналы вторич­ ного рекуператора, расположенные в виде узкой щели между первичным рекуператором и собственно печью. В нем происходит окончательный нагрев воздуха до температуры 450 °С перед подачей к горелкам, распо­ ложенным в нижней части огневых каналов. Греющие газы проходят печное пространство снизу вверх, меняя свое направление шесть раз, затем покидают печное пространство, уходя в дымовые каналы рекуператора. Из дымовых каналов рекуператора газы через боров и дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Водяной пар из паропроводной сети поступает в пароперегрева­ тель, расположенный в дымовых каналах рекуператора и в перегретом до температуры 250-300 °С состоянии подается в камеру под конус, расположенный в нижней части камеры. Часть пара поступает на охлаждение уг­ ля, а основная масса пара на активацию. Водяной пар, пронизывая слой угольной шихты, реагирует с раска­ ленным углем, и газы активации, состоящие из СОг, СО, Н2 и С Н 4, выводятся при помощи эксгаустера в верхней части камеры через гидравлик и холодильник в аппаратное отделение. За время нахождения в продук­ товых камерах уголь последовательно проходит через зоны:

-подсушки, где освобождается от влаги за счет теп­ ла отходящих газов активации;

-карбонизации, в которой при температуре 450700 °С из угля-сырца в виде летучих отгоняются смо­ листые и газообразные продукты;

-активации, в которой при взаимодействии с углем, нагретым до 750-900 °С, перегретого водяного пара происходит развитие пористости, и образуются газы активации;

-охлаждения раскаленного угля перегретым паром до температуры 300-400 °С, последующим охлаждени­ ем до 90-110 °С в выгрузочных конусах и мерниках.

Условия активации: температура активации — 850-

900 °С; температура в огневых каналах — 1100—

1200 °С; суммарный расход перегретого пара на акти­ вацию — 280-290 кг/ч, охлаждение — 10-15 кг/ч; обгар угля — 60 %; давление в продуктовых камерах — 5-