了解数据背后的真实意义，是我写此文的主要目的

引言

在公元前三千余年前至十九世纪的几千年间，从古埃及到中国再到欧洲，木炭在医用及净化引用水等领域得到广泛应用。而其对于糖脱色领域的吸附能力不足又成了工业生产生活方面全方位应用的最大阻碍。而众科学家们不断的努力，使得活性炭的诞生成为了可能。早期的研究结果表明：煤炭干馏过程可以产生吸附性较强的焦炭；焦炭吸附性有上限，不能满足如糖脱色等工业生产需要；干馏过程中过高温度反而会降低孔隙率和比表面积，从而降低吸附性。

在19世纪初，通过蒸汽和二氧化碳进行活化而制得活性炭的反应被发现，大吸附性的活性炭终于诞生。在最初一段时间内，活性炭被军队垄断，完全用于防毒面具及净化水源等，直到一战结束后，活性炭的扩大生产使得民用活性炭成为了可能。

1966年太原开创斯列普活化法厂，随后中国陆续开设数以百计的斯列普炉厂。此炉为苏联发明的活性炭生产炉，用于将碳化后的焦粒，利用水蒸气和少量二氧化碳进一步凿孔，增大孔隙率，进而大幅提升比表面积，成为具有极优异吸附性能的活性炭。

2017年4月12日我从金鼎活性炭厂的备煤车间分配至原煤破碎炭活化车间至今日已两月余。这么长时间里，在诸位领导带领下，在生产主任韩敬东和宁夏工程师白雪军的技术支持下，三台560型斯列普活化炉烘炉成功，其中4#、5#活化炉已稳定投产，日产能可达7吨以上，产品碘值可达900以上，根据客户需求精筛分后碘值甚至可达1000以上，6#炉碘值也已达900以上，日产有待提高。在总结两台活化炉的升温经验后，6#炉烘炉做到了升温快、各点温度分布极为均匀，并且未出现升温失控情况。

其中遇到困难包括：1. 560型斯列普活化炉炉体高，体积大，炉体本身包括16个升温点，蓄热室还有2个升温点，升温难度巨大；2. 原煤破碎炭车间重新组建，人员皆从煤气厂等单位调来，均为首次接触活性炭生产，工艺了解度和经验全部为零，且人手极为不足，生产要求时间短、产量足、碘值高；3. 烘炉初期大同地区气温较低，季节转换导致风力不足，全厂对于蒸汽需求导致其经常不能满足我车间需求。

在这两个多月的忙碌而又充实的工作过程中，我得以向很多前辈及领导们不断学习，韩主任、白工、刘总等技术骨干及领导们对我的问题耐心讲解、悉心指导，所以我才能 了解活化炉的工作原理以及前辈们最宝贵的经验技巧。

工艺原理

1.1.涉及反应

主升温反应：⑴ C(s) +O2(g)CO2(g) ; ΔH＜0

主降温反应：⑵ C(s) +H2O(g)CO(g) +H2(g) ; ΔH＞0

⑶ C(s) +CO2(g)2CO (g) ; ΔH＞0

副升温反应：⑷ CO(g) + 1/2O2(g)CO2(g) ; ΔH＜0

⑸ H2(g) + 1/2O2(g)H2O(g) ; ΔH＜0

⑹ CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) + 2H2O(g); ΔH＜0

1.2.活化原理

任何一种高温化工生产，涉及过程都会比较复杂，需要有针对地进行各步分过程分析以及总过程综合分析。

煤炭是一种天然有机高分子化合物，其多孔多缝隙的特点使其天然具有比表面积大、吸附性强的特点。且随着煤质由烟煤逐渐向无烟煤转化，孔隙率随之增多，比表面积也逐渐加大。利用此类特性，可以通过干馏，将煤炭的挥发分去除，氢氧等基团脱落，碳含量增大，孔隙率增加，从而得到比表面积较大的焦炭（或烧制木炭）。木炭或焦炭已具有较高的吸附性，碘值可达200-400。而活化的主要目的在于将碳化后的焦粒，进一步去除挥发分，提高碳含量，同时通过水煤气反应人工造孔，从而制得真正意义上的高吸附率的活性炭。

各种物理活化工艺均为干馏和造孔两个阶段循环交替进行，主要原理如下：

1.2.1.干馏过程：

将煤炭加热至800℃以上高温：1.进行补充碳化，将碳化料孔隙中残余吸附的挥发分彻底赶出并点燃，辅助升温；2.焦炭本身的氢氧等非碳基团继续氧化脱落，使得碳含量继续升高；3.焦炭外层的碳也会参与燃烧，本身被氧化为二氧化碳，从而放出热量辅助升温，同时将过量氧气消耗，防止内层碳被过量氧气反应掉。

同时各反应过程中还会产生大量水煤气，可以燃烧辅助升温。

巴斯在研究过程中发现，如果干馏温度过高，反而可能降低孔隙率，从而降低焦粒的吸附性。

1.2.2.造孔过程：

20世纪初正式生产活性炭时第一次采用的造孔方式为二氧化碳造孔，即在将碳化料充分加热至600℃以上时，通入高压二氧化碳，发生C(s) +CO2(g)2CO (g) ; ΔH＞0反应，从而“击穿”焦粒，大幅增加孔隙率，提高比表面积。

而活化工艺成熟后，我们一般采用蒸汽造孔法，即在将碳化料充分加热至800℃以上时，通入高压水蒸气，发生C(s) +H2O(g)CO(g) +H2(g) ; ΔH＞0反应，从而“击穿”焦粒，大幅增加孔隙率，提高比表面积。

同时，干馏及造孔过程中，还会产生大量二氧化碳，可以与碳化料反应辅助造孔。

1.3.尾气

1.3.1.主要产物

活化炉中主要包括两个过程：高温干馏及蒸汽降温。主要发生反应为1.1中六大反应。根据勒夏特列原理，反应产物应为所有反应物及产物的混合物。改变温度或压强等外界条件，只能改变混合物成分的比例，并不能使任何成分完全去除。故尾气包含CO、H2、CH4等可燃气体，也包含CO2、H2O等完全反应产物，同时还包括少量O2等助燃气体，以及大量N2。

将尾气通过焚烧炉或者变脱塔，将其中的可燃及有毒的煤气等可燃气体氧化为二氧化碳和水蒸气，从烟囱排入大气即可。燃烧产生热量可供余热锅炉回收利用。大量生成的氢气及空气经过反应后剩余氮气，理论上可进行配比进行合成氨和制取化肥及合成硝铵炸药生产。大量生成的水煤气理论上可以进行配比进行合成甲醇生产。

1.3.2.有毒产物

1.3.2.1.有机副产品

碳化料中仍含有3%左右的挥发分，包括碳化时干馏过程及水煤气反应过程中产生的酚类、芳香烃类及其他有毒可燃气体，在活化升温过程中会进入尾气中。这部分尾气需要在焚烧炉中进行燃烧彻底去除，产物二氧化碳及水蒸气等可以直接排入大气。

1.3.2.2.含硫物质

①“S-R”（有机硫）H2S

②“S”（无机硫或反应产生硫单质）+O2SO2

③H2S + 3/2O2H2O +SO2

上述三大反应为尾气中硫分的主要来源，因为煤炭来源于植物尸体，其中蛋白质所含硫元素大量进入煤炭分子中，目前科技手段尚无法完全去除，所以高温干馏过程中，仍会产生大量的硫单质（黄烟）及含硫尾气（二氧化硫及硫化氢等），如果直接排入大气，会直接导致酸雨及雾霾，故需要进行脱除。

（其中硫化氢生成原理我根据所学知识并不能得出准确结论，故和中国矿业大学的一个读研的朋友进行阐述我的有机硫带氢脱落机理猜测后，得到他的支持所以写在了这里，仅供参考。）

目前采用的脱硫技术为用氢氧化钠溶液喷淋吸收法，并将脱硫废液在污水处理厂中加入熟石灰补氧制取石膏，将废液过滤净化后，重复利用其中淡水。

1.3.2.3.含氮物质

①“N-R”（有机氮）NOx （主要）

②N2 + O22NO （少量）；NO + O2NOx

③N2 + 3H22NH3 （微量） ；NH3 + O2NOx

上述三大反应过程为尾气中氮分的主要来源，因为煤炭来源于植物尸体，其中蛋白质所含氮元素大量进入煤炭分子中，目前科技手段尚无法完全去除，所以高温干馏过程中，仍会产生大量的氮氧化物（如剧毒二氧化氮、四氧化二氮等），如果直接排入大气，会直接导致酸雨及雾霾，故需要进行脱除。

（其中②过程为近些年发现的在局部高温高压下，空气中氮气会与氧气结合成一氧化氮，进而氧化为有毒氮氧化物，是机动车尾气氮氧化物主要来源，在斯列普活化炉中，满足高温和局部气体涡流导致高压条件，故会少量发生。

③过程应为合成氨工业主反应，需要催化剂，但在生产过程中，的确有在炉体及重复利用的脱硫液中闻到浓重氨味，故我个人猜测该合成氨反应可能在炉体局部微量发生。不排除炼焦生产中洗焦过程中吸附氨气及氨水原因，只供参考。）

目前脱氮亦采取氢氧化钠浓溶液喷淋吸收法，不影响母液酸碱度，除自来水厂进行深度净化水体外不进行废液处理。

斯列普活化炉工艺原理

1.4.1烘炉

斯列普活化炉的生产工艺分为烘炉和正式生产。其中烘炉阶段主要任务是将活化炉温度提升至可供生产的合适高温。在此过程中，炉壁和炉体经过高温烘烤，充分干燥，并且已经适应了高温环境，防止了后续可能发生的不适应高温及温度不均一而造成炉体坍塌的危险。

在高温生产型化工领悟，高炉烘炉是重中之重。要在尽可能短的时间内升温成功而正式投产，但同时需要保证从下往上各点依次平稳升温，因为如果出现较大波动和温度不均一情况，可能导致炉体损坏，从而降低其使用寿命。

在此过程中，需要综合考虑如季节、风力、各辅助设备及蒸汽等方方面面因素。合理采取各种合适手段处理所遇到的不同异常情况，保证斯列普活化炉在最短时间内，安全无异常地正式投产。可以说，烘炉过程时间短、无正常产品产出，却是整个活化炉生产工艺中最重要的一步。

烘炉主要原理为：

⑴在火道两旁开人孔，搭建台子，用耐火砖简单堆砌一对炉子，燃烧块状原煤。燃烧生成热烟气因炉体内部负压而被抽入其中，通过热交换将炉体升温至50-100℃。此步主要目的是通过升温将耐火砖墙内水分尽可能除尽。

⑵向活化炉内加满料，开始正式升温。高炉内焦炭理论燃点为450-600℃。根据实际观察，400-550℃时碳化料可被点燃，但直到600-650℃时，才能稳定燃烧并在各点燃烧室内看到明显火焰(主降温反应⑵在600℃以上时可以稳定发生，所生成的一氧化碳可以在燃烧室中进行燃烧)。

因而，烘炉升温主要有三个阶段：①碳化料中残余挥发分受热挥发，在200-300℃时燃烧，放热辅助点燃焦粒；②400-550℃时，碳化料本身被点燃，放热进一步加热升温；③炉体内壁温度提升至600℃以上时，开始发生主降温反应⑵反应，产生的一氧化碳在各点燃烧室燃烧，使温度可以迅速提升。

一旦达到③阶段，可以通过调整空气来调整燃烧剧烈程度，从而控制温度。也是在此阶段，所有燃烧已经满足链式进行，如果操作不当，燃烧容易失控，导致剧烈升温甚至迅速到达1000℃以上，最终导致危险。

如果发生温度开始急剧升温状况，在达到900℃之前就应提前采取措施，如：①对应点燃烧室通入蒸汽，通过水煤气反应吸热从而控制温度(高温会促使该反应转化率增加，产生更多的水煤气，与空气接触使燃烧更加剧烈，反而导致温度更加无法控制)；②料斗汽封，斯列普活化炉烘炉时主要助燃氧气来源为料斗顶端的气压拉板周期开启时通过炉体负压抽入的空气，通过料斗内通入蒸汽，从而使得空气不能从料斗处进入炉体，从而达到阻燃降温的作用(一般此方法只针对炉体下部的两层燃烧室比较有效，在升温过程中，炉体受热变形甚至产生裂缝，出现多个空气进口，可能导致起不到预期控温效果)；③关闭空气闸板，使得炉体内部负压迅速减小，降低对空气的抽力，从而阻燃降温(只关闭一侧半炉空气闸板时，另一端炉体仍然会通过火道传导负压，从而使得该侧半炉仍可从外部抽入空气燃烧。而且一旦关闭闸板，会导致炉体上部温度迅速下降，延长烘炉时间)。

最好是通过三种紧急操作合理配合使用，来应对升温失控情况。通过调整至合适负压，来让炉体各点能够稳定升温，提前通入蒸汽来预防出现温度失控情况的发生才是最正确的操作方式。

1.4.2 正式生产

斯列普活化炉的正式生产采用循环换相的方式来进行。左右两半炉分别采取循环半炉鼓入空气半炉鼓入蒸汽的方法，利用六大主要反应来加热碳化料及人工造孔。

1.4.2.1.鼓风阶段

向炉体各点及蓄热室顶部燃烧室鼓入高压空气，氧气与该半炉碳化料反应，产生足够热量进行升温。根据反应平衡，一氧化碳与二氧化碳会以一定比例同时生成。同时，冷却半炉发生水煤气反应产生的氢气和一氧化碳也会由火道通过加热半炉负压提供的抽力和冷却半炉正压提供的压力的共同作用下被引入本半炉中进行燃烧，促进升温(故加大冷却半炉蒸汽流量，会在一定程度上提高加热半炉温度)。

根据勒夏特列原理，高温炉体内部最终产生的以一氧化碳为主的烟气，在蓄热室进行燃烧，产生的高温通过热交换加热格子砖至1000-1060℃，将热量“储存”于蓄热室中上部，从而提高了热量利用率。

1.4.2.2.通蒸汽阶段

由蓄热室底端的蒸汽管道向活化炉该侧半炉注入0.1-0.4MPa的饱和蒸汽，经过蓄热室后，饱和蒸汽被加热为700-900℃的过热蒸汽，同时进入炉体内部。经由炉体内部的气道与料道连接处与炙热碳化料接触发生水煤气反应，“击穿”焦粒，人工造孔。蒸汽压越高，局部压强越高，越易击穿焦粒，使空隙率增加。故蒸汽是活化程度的最决定性因素。

反应为吸热反应，故理论上该半炉应降温，并且所产生的一氧化碳及氢气等可燃气体会通过火道被引入加热半炉中，协助升温。

温度越高，理论上水煤气反应程度越大，活化程度越高。但同时，一是温度过高，干馏段焦粒比表面积反而下降；二是温度过高，无论是加热还是冷却各反应，都会使得焦粒烧失率增加，消耗量加大；而且如果温度高于结构钢材甚至耐火砖熔点，还可能导致炉体局部熔化坍塌，导致危险。所以各点温度应合理安排，不应一味追求高温。

1.4.2.3.蒸汽流量对于活化的影响

综合前几条可以得知，蒸汽在整个活化过程中，起到非常重要作用。其中包括：主要活化反应，降温，人工造“挥”来补充可燃气体助燃。

经过实际生产过程及一些意外情况处理和实验过程中的发现，得出以下结论：

⑴烘炉过程中，若下部数点燃烧室升温至800℃(甚至850℃)以上时，可以在1-4点燃烧室通入高压蒸汽，同时料斗辅助汽封，可以在一定程度上提高预活化料的碘值，降低碳化料消耗。(但如果可以避免下部各点升温过快的情况发生，各点平稳升温，则可以有效降低烘炉难度和时间，从而降低碳化料消耗)

⑵正式生产时，待各点燃烧室温度已调整稳定后，若蒸汽压强突然降低，则会使炉体各点燃烧室温度迅速上升。主要原因是蒸汽因不足而导致其控温降温能力迅速下降。其中加热半炉的蓄热室顶层升温最为明显。

⑶正式生产时，如果因为意外情况而完全切断蒸汽供应，在初期迅速升温一段时间后，因为挥发分的不足，最终会导致各点燃烧室温度降低。其中蓄热室顶层温度降低最为明显，停止供汽一个小时后，蓄热室顶层温度可能由1050℃跌至950℃。

⑷与炉体直接连接的空气管道处及料斗处，在生产过程中可能发生气体爆炸导致的“放炮”。直接原因为水煤气反应所产生的一氧化碳及氢气等与氧气的突然接触而迅速达到爆炸极限而导致。

如果需要实地操作，需谨记：若不清楚，先开鼓风，再开蒸汽，再调整。这样，可以将产生的水煤气就地反应掉，避免了高浓度灼热燃气与空气突然接触而发生小的爆炸（也就是所谓“放炮”）

1.5.斯列普活化炉各工作段

自二十世纪诞生以来，活性炭活化过程的主要步骤为在升温干馏过程中，利用二氧化碳或水蒸气进行反应“造孔”，从而达到活化目的，提高焦粒碳含量的同时提高其比表面积。

干馏过程进一步提高碳化料的碳含量。因碳的化学性质极为稳定，故优质活性炭产品具有“不反应”、“不自燃”、“损耗低”等的优点。而反应“造孔”使得焦粒的孔隙率进一步提高，比表面积增加，从而生产出具有极高吸附能力的优质活性炭产品。

在斯列普活化炉中，炉体温度从上向下呈先升高后降低的变化曲线。所属反应段从上到下依次为：预热段、补充碳化段、活化段和冷却段。另外还包括蓄热室、料斗、烟道等附属段设备。各段所需温度不同，反应目的不同，主要产物亦有所区别。

1.5.1.炉体主体部分

⑴预热段：该段最大特点是不与物料直接接触。而主要目的有两个，一是干燥及通过耐火砖与物料热交换辅助加热碳化料，二是辅助蓄热室顶部燃烧室燃烧升温。

该燃烧室未与空气管道相连，所以不会鼓入空气，无法进行调温，温度随蓄热室顶部温度变化进行变化，无需调控。具体变化过程为：

鼓风加热段时，从炉体下部而来的高温烟气通过耐火砖与碳化料交换热量后进入蓄热室燃烧，该点燃烧室温度降低。蒸汽冷却段时，经蓄热室加热后的过热蒸汽携带蓄热室顶部的炙热烟气进入此处，与碳化料交换热量后进入下部炉体进行反应，该点燃烧室温度上升。

该处燃烧室产物多水蒸气。

⑵补充碳化段：进入活化炉的碳化料理论上仍有挥发分残留，但一般要求3%左右，理论上不得超过8%。如果挥发分过低，则炉体升温困难，而且对于碳化车间要求苛刻。但如果挥发分过高，则说明其黏结性亦高，易在高温下熔化结焦堵塞料道。其中补充碳化段主要目的一是进一步提升物料温度，二就是继续干馏碳化物料，提升碳含量同时尽可能除尽挥发分。

主要过程与炼焦过程一致，少量空气与残余挥发分与碳化料外层碳发生燃烧反应，将内层碳化料干馏碳化。水煤气反应降温和补充可燃气体以维持高温。

原则上，若物料挥发分较高，该点温度应适当提高。而若物料碳化程度较高，则该点温度应适当降低。若干馏温度过高，还可能导致生成粉料比例大幅提升。过多煤粉在蒸汽冷却段时可能被压入空气管道中，遇水结块，降低管道入炉口内径甚至堵塞管道，从而降低加热效率，被动提高工作炉压，甚至导致故障。

该点处主要产物为不完全燃烧产物一氧化碳，尾气中的粉尘也主要来自于此处。

⑶活化段：活化炉最主要反应位置，直接决定产品质量及产量。560型号斯列普活化炉中，5-12点皆为活化段。理论上要求温度在920-960℃，温度为除蓄热室外炉体温度最高处。主要目的为人工“造孔”，提高碳化料孔隙率，进而大幅提升其比表面积，得到高吸附力的活性炭产品。

主要分为两个反应阶段：

①升温干馏阶段。鼓入空气，与一氧化碳、氢气等可燃气体以及碳化料最外层碳剧烈反应放出大量热量，提升和维持炉体温度。

②蒸汽活化段。通入的过热蒸汽，在900℃以上高温、局部高压的条件下，与碳化料发生水煤气反应，从而“击穿”碳化料，在焦粒中留下无数肉眼无法看到的“通道”，从而得到大孔隙率、高比表面积的具有极高吸附力的合格活性炭产品。同时此阶段的活化反应还负责“造挥”任务，产生足够水煤气等可燃气体，提供给鼓风段燃烧升温。

这两个主要工作阶段每次持续30分钟，交替循环进行，从而既保证了炉体内部的高温，又保证活化反应充分进行，从而保质保量地生产出合格的活性炭产品。

⑷冷却段：经历高温反应的活性炭在此阶段降温至900℃以下，同时干馏及活化反应仍然进行。

温度800℃以上的炙热活性炭在料斗上方的气压拉板上方通过耐火砖与空气进行热交换降温至200℃左右，而后产品进入料斗冷却至100℃以内，经由不锈钢制链板输送器，产品进入滚筒冷却器水冷降温至室温，由斗式提升机输送至料仓内。

此处主要作为整个活化反应的收尾段，确保活性炭活化反应充分，保证质量符合要求。因为温度较低，主要产品为二氧化碳及水蒸气。而蒸汽冷却阶段时，水煤气等可燃气体也会通过此处经由火道进入另一半炉进行燃烧升温。

1.5.2.炉体附属部分

⑸蓄热室：斯列普活化炉背面连个呈圆柱或长方体形的部分。内部用耐火格子砖垒起，外部用耐火砖墙及钢骨架结构建成。顶部留燃烧室空间，与炉体预热段燃烧室直接相连。下部通过空气闸板与烟道相连。主要目的为通过格子砖的储存热量的能力，来充分有效利用炉体产生的热量。

蓄热室工作分为两个阶段，其目的有所不同。

①鼓风加热阶段：热烟气在蓄热室顶层燃烧室内燃烧，产生炙热尾气，与格子砖发生热交换后加热格子砖至1050℃左右，从而将热量存储起来（其中结构钢材熔点为1200℃左右，若该点燃烧室温度升至1200℃以上时，容易引发炉体倒塌等事故）

②蒸汽冷却阶段：140℃左右的饱和蒸汽经过蓄热室的格子砖，经过热交换被加热为700-900℃的过热蒸汽。过热蒸汽携带热量同时也将顶层燃烧室内的灼热烟气压入炉体下部，在高温下直接同碳化料发生水煤气反应，提高了反应效率，亦避免了炉体内部急剧降温的情况出现，加热阶段时储存的热量得到了充分利用。

此处是尾气中二氧化碳和水蒸气的主要来源处。

⑹料斗：将冷却为200℃左右的活性炭存短暂存放于此，进一步降温，同时方便进行收集。

⑺火道：炉体冷却段1、2点间通过外部火道相连。火道为一直形通道，分为两段，分别有三个拱形门与1、2点燃烧室直接相连。主要作为两侧半炉唯一相通处。加热半炉与冷却半炉通过火道，使得内部气体形成通路，进而得以安全反应。

⑻烟道：空气闸板与烟囱之间的，位于地下的通道。利用烟囱下部与上部的温差而形成的负压（热空气向上移动，冷空气向下移动），将炉体内生成的尾气抽出，从而使得炉内气体可以循环流动。

⑼气道：同侧炉体中，用异型砖砌成，呈鞍形孔穿过炉体中间，连接同一高度的相邻燃烧室的气体通道，与料道垂直相连（预热燃烧室与补充碳化段燃烧室没有气道相连）。

⑽料道：炉体正中央处，从顶端向下竖直矩形孔道，一直通往料斗，为碳化料下落活化通道，与气道垂直相连。

⑾布料小车：炉体顶层设有钢轨，供电动布料小车行驶。布料小车负责在炉体一侧装载由斗式提升机运输来的碳化料，然后行驶至所需加料的活化炉上方，打开活化炉水封盖和小车下方的卸料口，将碳化料卸入炉中的预热段料槽内。

⑿余热锅炉系统：焚烧炉、余热锅炉、引风机、鼓风机、省煤器、烟气管道、蒸汽管道及分汽缸等设备的联合体系。

引风机位于省煤器出口与脱硫塔进口间的烟气通道处，负责提供余热锅炉炉膛及焚烧炉炉膛负压，此负压提供抽力，可以将并入系统的活化炉的炉内尾气抽出，从而使得活化炉内气体可以循环流动。

鼓风机位于焚烧炉的气体进口处，顾名思义，将外部空气通过压缩机鼓入焚烧炉内，供可燃气体进行燃烧供热。

焚烧炉入口处供煤气燃烧，同时从活化炉中引入的烟气在此与鼓入空气混合燃烧，生成炙热尾气，尾气走烟气管道进入余热锅炉，在此与入水进行热交换，将水加热为饱和蒸汽。而后尾气走烟气管道进入省煤器，在此将入炉水进行加热后，通过烟囱进入大气。入炉水经过省煤器进行一定升温后，进入余热锅炉进行热交换，而后变为饱和蒸汽，通过蒸汽管道进入分汽缸，供活化炉使用。如果尾气可燃气不足，或是需供给的活化炉过多，都会导致余热锅炉产生蒸汽不能满足活化生产需要，则需要引入外供蒸汽使用。

如果蒸汽压过低，则需要及时调整生产工艺，如降低活化炉入炉蒸汽，降低各点鼓风量以控制温度，慢慢“蓄汽”。否则会形成恶性循环，导致蒸汽越来越少，直接影响产品碘值。故生产炉压需要及时调控，并不是在要求范围内“越大越好”。

分汽缸位于活化炉炉体中间位置，主要负责将余热锅炉及外供蒸汽进行集中再分配使用。蒸汽进入分汽缸，积水从下部管道排出，而饱和蒸汽从上方的分汽管道分别进入不同组的活化炉中进行活化。

⒀脱硫塔系统：除尘塔、脱硫塔、三级沉淀池、脱硫池及各水泵组成的综合尾气净化装置。

①工作原理：除尘塔为小塔，经余锅系统出来的尾气从塔底进入，向上从塔顶排出，喷淋水从塔上部向下喷淋，与尾气逆向接触，将其中烟尘全部除去。

脱硫塔为大塔，经除尘后的尾气从塔底进入，向上从塔顶排出，喷淋碱液从塔中上部向下喷淋，与尾气逆向接触，将其中二氧化硫及氮氧化物等酸性污染物反应吸收掉。

三级沉淀池为除尘液循环的一个重要组成部分，从除尘塔出来的携带烟尘的水进入沉淀池，在相连的三个大池中各自形成缓涡流沉淀至池底。而后最内的水池上层水可以由水泵抽至除尘塔中进行喷淋除尘，重复利用，以达到节约环保的目的。

脱硫池为脱硫液循环中的一个重要组成部分，从脱硫塔出来的吸收了污染气体的碱液进入脱硫池，在此续加入火碱（氢氧化钠与甲酸钠质量比为5:1加入，甲酸钠主要作用为防止氢氧化钠结晶析出），维持脱硫液PH为10左右。而后脱硫池内的碱性脱硫液可以由水泵抽至脱硫塔中进行喷淋脱硫脱硝，重复利用，以达到节约环保的目的。

外来水由水房经管道进入脱硫泵房，在此分管道分别供水泵电机进行冷却，冷却水可直接排入沉淀池和脱硫池中，补充因为蒸发而散失掉的水；并且其余水通过分水管进入脱硫除尘水循环中。如果需要，除尘液水管与脱硫液水管可以通过阀门导通，补充用水。外来水也有管道直接进入脱硫塔上部供喷淋使用。

②主要故障原因：除尘塔中喷淋除尘液为中性水，会少量吸附尾气中的二氧化硫及氮氧化物，从而形成酸性溶液。与塔内壁钢材长时间接触，容易发生电化学腐蚀，从而导致塔体生锈腐蚀。具体反应如下：

酸性析氢腐蚀：（无需与氧气接触）

（正极）2H+ + 2e-（电子）H2↑

（负极）Fe – 2e-Fe2+

酸性吸氧腐蚀：（尾气中含有未反应掉的氧气）

（正极）4H+ + O2 + 4e-2H2O

（负极）Fe2+ –e-Fe3+

不锈钢非但不能阻止生锈的发生，反而铁碳合金易作为电极而形成完整电池回路。

脱硫塔虽然采用碱液喷淋，但强碱性环境下，氧气更易溶于水，在钢材表面易发生吸氧腐蚀。具体反应如下：

（正极）2H2O + O2 + 4e-4OH-

（负极）Fe –3e- + 3OH-Fe(OH)3↓

两个塔的腐蚀反应在高温、亚硫酸钠及硫酸钠电解质存在下，尤其是在存在氯离子的情况下，会极易发生。接铆钉处因为其与塔体钢材不同，所以更易形成电池回路，在生锈出现裂缝后，氧气进入，会使反应加速。

建议采取措施为：Ⅰ保护电极法：远洋巨轮一般采取吃水线以下分区域均匀焊接易被氧化的小块锌板，可以保护钢材不被轻易腐蚀。

Ⅱ保护电路法：塔体内部从下向上通小额直流电，补充电子，以防止钢材腐蚀生锈。

Ⅲ同时需要保证除尘液和脱硫液严格脱氯，隔一段时间需要及时除去过多溶于其中的硫素氮素等电解质。最好保证PH可以在10左右，过低或者过高都易促进电化学腐蚀的发生。

⒁皮带上料系统：

来料入仓时：来料碳化料→斗式提升机→滚筒筛筛分（Ⅰ.大颗粒炭化料沿管道进入外部袋中进行回收待处理；Ⅱ.小颗粒及未被除尘器除尽的煤粉由螺旋给料机排入管道，与除尘器粉尘汇合，共同进入除尘袋中待回收利用），中等颗粒满足生产需要的炭化料，进入下方的料仓中备用（破碎炭活化车间小料仓存放能力约为100吨）；

上料时：料仓→卸料器→皮带→斗式提升机→进入布料小车。

除尘器全程工作，除去粉尘。

⒂皮带下料系统：活化炉产品由料斗下料→链板输送器→滚筒冷却器→斗式提升机→料仓；料仓→皮带输送器→斗式提升机→包装车间。

总结

了解活化工段各设备的工作原理，主要目的是为了在明白其原理的基础上，研究出明确的工艺操作方式，严格控制好工艺数据，掌握产品碘值变化原因。作为及时调整工艺流程的依据。

了解数据背后的实际意义，是作为活化段技术工作人员的基本素养。本篇论文是我结合各种实际经验，通过查阅资料、咨询经验丰富的技术人员以及部分自己理解和猜测进行总结而成的。希望可以在日后的工作中提供参考帮助。

附：斯列普活化炉烘炉经验技巧总结

经过近50天的紧张学习和操作，两台560活化炉带料烘炉成功并投入生产,并计划后续再投产两台活化炉，以达到生产需要。而且我得到了包括同煤金鼎活性炭厂的韩敬东主任和宁夏的白学军工程师等技术人员的悉心教育和指导，得以总结一下斯列普活化炉的烘炉经验技巧：

1. 前3天内主要升1、2、3、4点温度，因为所加炉料挥发分低，难以燃烧，所以炉子下部各点容易升温，而越往上越难升温，在后续20-25天继续升温上部各点。1-8点的炉料一般在550℃时就可以点燃，但9-14点可能在600-650℃才能确认燃烧，并且由于缺乏挥发分，需要不停开关观察孔给空气燃烧。而15、16点因为不与炉料接触，单纯靠从下方抽上来的挥发分和水煤气燃烧，需要在温度达到550-600时用棉纱沾机油引燃，如果后续挥发分和水煤气不够，还可能熄灭，需要重新升温并引燃。直到17、18点(蓄热室)达到600℃以上时，可以尝试换相操作，逐步调整换相时间来轮换继续给两个半炉升温。

2. 大同地区的影响因素：在5-7月，大同地区晴朗少风，导致烟囱的自然抽力极低，甚至低于-50pa，在升温至7、8点时会出现抽力不足难以给上方提供挥发分和水煤气的情况，继续升温非常困难。故在5、6点升温至650℃以上，7、8点达到550-600℃但仍未出现火焰的情况下，需要并入焚烧炉，用引风机提供大于-70pa的抽力继续升温。

3. 因为活化炉在升温过程中，前期依靠卸料口的缝隙和节奏性开关来给炉体提供少量空气支持燃烧。但随着逐渐给上部升温，空气明显不足，故需要在保证下方各点温度的情况下，依次向上逐个打开观察孔，利用负压吸入空气引燃水煤气和挥发分，进而引燃炉料进行升温。打开观察孔的同时，本点会将绝大多数上升的挥发分和水煤气燃烧，故开孔点上方各点可能会因缺乏挥发分而降温甚至熄灭。加热至9、10点以上时，空气可能严重不足，可以适当鼓风助燃，但因为火焰温度低，如果鼓风太大，反而容易吹灭火焰。

4. 每台炉子有自己特殊的易高温点，一般来说，1-6点应保持在850℃以下，最高温不宜超过900℃。在加热过程中，需要根据观察，看哪几个点特别容易达到高温，需要通入蒸汽来降温或者维持温度。如5#炉的3、4两点易达到900℃，而通入蒸汽时又容易导致1、2两点温度过高，故四点需要一直通入蒸汽降温，同时可以产生大量水煤气供上部升温。4#炉的5、6点易达到900℃，通入蒸汽易导致3、4点温度过高，故这四点需要保持蒸汽通入。

5. 如果蒸汽不足，即使升温趋势明显，却易使1-6点温度过高，可能导致炉体过热损坏，所以必须进行降温操作。在这些点的温度处于可控范围内才可以继续进行上部的升温操作。具体降温方法有：①先向温度过高点通入蒸汽，进行水煤气反应降温；②在蒸汽不足或者通蒸汽无效的情况下，开启下部卸料斗部的蒸汽，进行“汽封”操作，如此可以阻止空气从卸料口进入炉体，并且可以从下部辅助通入蒸汽降温；③在如上操作全部无效，不能降低过高温度点的温度或者升温趋势时，关闭本侧炉的闸板，停止烟道抽力，从而阻止升温，在炉体全面降温，并且下面的点温度低于850℃后，视情况开启闸板，继续升温（因为两半炉通过1、2点间的火道相连，如果温度过高情况下还可以同时关闭两侧闸板进行同时降温操作）。

6. 开始换相时，一开始保持换相时间为5分钟，初步升温。在耐火砖温度逐渐上升后，慢慢延长换相时间，并且温度低的一侧可以延长加热时间并且缩短通入蒸汽冷却时间。一直到两半炉升温至稳定的温度，换相时间全部调整为加热和冷却各30分钟。

7. 理论上在3、4点温度高于550℃(低于600℃)开始，就意味着炉料已经开始燃烧。为防止炉料过热炼结以堵塞料道，故需要开始卸料。一开始卸料时间可以先设定为240分钟，根据出料的碘值减少卸料时间(1-4点温度升至750℃时，就可以减少卸料时间为180-90分钟了)，综合升温高度和温度，来进行主要减少卸料时间操作(一开始频繁请化验室测碘值并不现实，故主要通过温度进行前期估算)，直到7、8点升温至700℃以上，1-4点稳定在800℃以上时，碘值估计为700左右，可以减少卸料时间为80-90分钟。直到全部升温完毕，开始换相操作，卸料时间可减少为60-70分钟，然后根据碘值进行减少时间操作。不可以过快减少卸料时间，因为如果碘值降低太快，重新达到高碘值较难。目前经过持续生产，4#炉平均卸料时间已经减少为33分钟，5#炉为36分钟。

8. 突发情况下，进行手动换相操作时，为：加热半炉关闭闸板和鼓风，待闸板完全关闭后开启蒸汽；冷却半炉关闭蒸汽，开启鼓风，开启闸板。如果关闭鼓风时没有关闭蒸汽，就会导致水煤气被压入鼓风管，和空气混合，从而爆炸。

9. 卸料拉板靠空压控制，有时候会出现卡住无法关闭情况，可以手动操作重新关闭。如果还是无法关闭，需要报调度进行检修。

10. 加热过程中，因为通入大量蒸汽，以及其他原因，导致炉料在料道内膨积堵塞，可以在卸料时观察到下料明显减少。或者在巡检过程中，每隔一段时间手动卸料，检查下料情况，如果发现有一些料道下料量明显小于其他料道，说明已经堵塞。如果发现有堵料问题，需要从炉体上方加料口，用长钢钎从上捅下，进行引料操作。打开加料口水封槽后，可以看到有明显成堆或者鼓起的部分，就是堵塞的料道口(正常没有堵塞的料道口有明显凹下)，从这里捅入，遇到阻力需要进行旋转压入(尽量不要来回蓄力压入，防止将堵料压实，增加引料难度)。在完全插入后，来回抽插几次，确保完全疏通。

因为钢钎经过高温料层，所以需要佩戴石棉手套，拔出的钢钎可以用水冷却一下再引下一个料道。

11. 活化炉升温时，要时刻注意不同点之间的互相影响。

如：在大抽力的影响下，热量更容易传导至炉体上部，但如果抽力过大，则容易引起炉体已经点燃的下部升温过快以及上方未点燃点聚集过多水蒸气和二氧化碳反而温度下降。

又如：3、4点进行加热操作时，因为温度过高通入蒸汽，会因为反应产生的可燃气和热量一起被压入1、2点，使得1、2点温度迅速升高。在控制3、4点温度过程中，可能需要同时开启料斗汽封，并且需要随时注意观察1、2点温度变化。而一旦停止3、4点所通蒸汽，1、2点温度会下降，但3、4点温度又会迅速回升。同时，通入3、4点的蒸汽与焦炭反应产生的水煤气和热量又会促使上方各点加快升温，尤其是5、6点温度可能出现剧烈上升。原则上，在升温过程中，最好保持各点均不超过850℃，一般如果出现剧烈升温，应保证不超过900℃，故需提前判断，关小空气闸板或是通入蒸汽或开启汽封。

白工在烘过第一台斯列普活化炉后总结经验，后续4#及6#活化炉在升温过程中，当1、2点温度刚升至500℃时，即用大量蒸汽进行扑灭，使得两点温度降至400℃甚至以下。这样在后续升温过程中，当3、4点温度过高需要通入蒸汽降温时，即使1、2点出现升温，也一直保持在700℃上下，始终没有超过800℃，极大降低了烘炉难度并提高了升温速度。

12. 蒸汽的作用不光可以进行降温，最重要的作用在于和焦炭在800℃左右发生水煤气反应，并通过压强和抽力将可燃气压至活化炉上部低温点，促进升温。尤其是当升温至15、16点时，挥发分几乎为零，且下面各点燃烧所生成的二氧化碳和水蒸气在该处大量聚积，同时因为预热段不与碳化料直接接触，故无法通过焦炭燃烧来保持温度。所以，在大抽力的保证下（至少为-80pa），通过在下方点通入蒸汽来进行“造挥”，产生的水煤气在达到550℃以上时，可以在此点发生燃烧，达到600℃以下时，可以看到暗红色的小火焰，一般可以开启一半的观火孔通过负压引入空气助燃。所以活化炉下部通入蒸汽还可以将热量“赶向”上部，促进上部各点升温。

在开启换相操作时，首先在现场将对应活化炉分汽管阀门缓慢开启，将冷却水排尽后，彻底接通连有自动开关阀的管路，将蒸汽并入活化炉系统。一开始将换相时间定为5-10分钟，并随着各点温度升高（尤其是17、18点）逐步延长换相时间。在换相过程中，温度较高半炉进入冷却段时可以通入较大量的蒸汽，并将换相时间适当延长（温度高时可延长至40分钟），这样保证温度不至于降低过多的同时，可以将大量生成的水煤气通过火道压入鼓风半炉中，促进温度较低半炉更快升温。同时可以适当降低温度较低半炉进入冷却段时通入蒸汽量，并适当降低换相时间（可低至20分钟），这样一来，既可以防止温度较低半炉因蒸汽影响温度大幅下降，又可以防止温度较高半炉温度上升过快。