[发明专利]喷动式活化炉及其利用该炉生产超级电容炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷动式活化炉及其利用该炉生产超级电容炭的方法。

背景技术

超级电容器比能量高、比功率高、充放电速度快、充放电时产生热效应小、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等优点；电容器在通讯技术、信息技术、家用电器、数码产品、电动汽车、航天航空以及国防等领域得到广泛的应用。由于超级电容器的巨大市场需求掀起了人们的研究热潮，其中高性能产品备受青睐。活性炭具有丰富的微孔、比表面积大、化学性能稳定好、价格便宜等优点，它是制造超级电容器的理想材料和核心材料，随着电容器和蓄电池市场的不断扩大，预计超级电容器用的活性炭（简称超级炭，下同）市场前景将十分广阔。

超级炭的制备过程与一般活性炭的制造方法基本一样，将含碳原料在一定温度下进行炭化和活化，使其达到规定的理化指标。制备方法一般分为物理法、化学法和物理与化学相结合的方法。过去，超级炭的制造多采用化学法，即一份炭与4-5份的苛性碱混合后加热至500℃-600℃，充分活化后可以制成比表面积高和高电容量的活性炭，但它的缺点是：苛碱液不能重复使用、提纯工艺复杂、成本高，且严重污染环境。用物理法制造超级炭价格低廉、成品纯度高、充放电时性能稳定，制备电池时既可使用于碱性电解液，也可使用于酸性电解液，特别适用于铅酸蓄电池中提高蓄电池的功率密度，物理法生产超级炭备受国内外业界人士的重视，但其最大缺点其电容量还不够理想，亚甲兰吸附值和碘吸附值都偏低。目前我国国内生产的超级炭的电容量不超过250F;根据化工部标准亚甲兰吸附值为270mg/g,碘吸附值1600mg/g，亟待改进。

目前，能实现工业化的活化炉有斯列普炉、多层机械搅拌炉和转炉，前两者一次性投资大、工艺复杂不适于中小企业；转炉虽然投资较小，产量大，但其产品性能不够稳定，耗能大，成本高也不大适用于中微企业使用。

发明内容

本发明的目的一在于提供一种结构系统设计合理、节能、环保、生产效率高、产品质量稳定的喷动式活化炉。

本发明的目的二在于提供一种利用喷动式活化炉生产超级电容炭的方法，该方法所生产的超级电容炭具有功耗低、成品转化率高等特点，并且相比现有产品，所生产的超级电容炭的亚甲兰、碘值及比表面积等性能指标更加突出、更加优异。

本发明的目的一通过如下技术方案实现：一种喷动式活化炉，它包括内炉体、燃烧室以及燃煤炉，所述内炉体的上部为圆柱体状，下部为截顶倒圆锥体结构状，该截顶倒圆锥体的锥顶被截除后作为内炉体的卸料口，在卸料口下安装有卸料管，卸料管内嵌设有喷嘴朝上的循环气喷管，且循环气喷管喷嘴的水平高度低于或等于卸料口的水平高度；在内炉体的上部侧壁上分别设置有进料口和燃烧室烟道出口，且进料口与燃烧室烟道出口在内炉体上呈对称设置；

所述内炉体的下部横向插设有若干根过热水蒸汽导管，位于内炉体内部的过热水蒸汽导管上开设有若干个喷汽孔；

所述内炉体的内部中心位置处竖设有一根导向管，导向管的下端正对内炉体下部的循环气喷管的喷嘴，且导向管与内炉体下部的卸料口之间留有间隙；

所述燃烧室套设在内炉体的截顶倒圆锥体下部上，在燃烧室的侧壁上开设有一个供燃煤炉燃烧火焰喷入的火焰入口，燃烧室上靠近燃烧室顶端的侧壁上设置有活化段出烟口。

进一步地，所述活化炉还包括热能回收组件，该热能回收组件包括热交换器A、余热锅炉、水冷却器、鼓风机以及热交换器B，所述出烟道口与热交换器A的热介质进口端、热交换器A的热介质出口端与余热锅炉的热介质进口端、余热锅炉的热介质出口端与水冷却器的热介质进口端、水冷却器的热介质出口端与鼓风机的进口端、鼓风机的出口端与热交换器B的冷介质进口端、热交换器B的冷介质出口端与所述循环气喷管的进口端依次分别连接形成循环气回收管路；所述水冷却器的冷介质进口端连接冷却水管；所述热交换器B的热介质进口端与所述活化段出烟口连接；所述余热锅炉的蒸汽管出口与所述热交换器A的冷介质进口端相接，热交换器A的冷介质出口端与所述过热水蒸汽导管相接。

进一步地，所述热能回收组件还包括湿炭烘干坪，所述湿炭烘干坪连接在余热锅炉的热介质出口端与水冷却却器的热介质进口端之间。

进一步地，所述热交换器B的热介质出口端与所述余热锅炉的进口端相接。

所述热交换器A为蛇形热交换器，所述热交换器B和水冷却器均为列管式换热器。

所述内炉体的下部由耐高温的310S特种钢制成，所述内炉体的上部由耐火砖砌成；所述内炉体的外部围设有呈长方体状的保护体，该保护体由砖头砌成。