粉状活性炭的炭化、活化过程能耗量估算

前面提到氯化锌法生产粉状活性炭之炭化、活化过程中两者能耗各占多少呢？一要看炭化的成熟程度如何？炭化度高，活化耗能很少，反之则多些。二要看物料配比，锌屑比和含水量等。今假定炭化阶段任务是去尽游离水，活化阶段是去尽结合水，以此作为划分炭化、活化的界线，则我们可借用“活化料计重法”生产活性炭的试验数据，简单地估算出炭化和活化的能源消耗，现将活化料计重试验数据列于表13-2、表13-3供能耗计算参考（注：表中数据均系标准状态下的绝热理论值）。

表13-2 木质粉状活性炭在炭化、活化试验基本条件备考表

木屑重 (g)	含水量(%)	绝干重 (g)	锌液重 (g)	氯化锌 (g)	游离水 (g)	结合水 (g)	干物质总重 (g)
30	12	26.4	160.5	88.4	75.7	14.4	26. 4 +88. 4 = 114. 8
说明	①游离水=木屑中水分3.6+锌液含水分72.1=75.7；②木屑结合水=绝干 木屑重26.4 -成品活性炭重12= 14.4

表13-3  计重活化试验数据分析

时间( min	}  O	10.5	17.0	22.0	25.0	27.0	34.0	41.0	45.0	47.0	50.0	52 +1
炉温(℃)	25	300	490	520	恒温	恒温	恒温	恒温	恒温	恒温	恒温	恒温
料温(℃)	25	75	135	150	165	185	245	325	380	405	445	480
料重(g)	190.5	184	145	126	121	118.5	109	103.5	101	100.5	100	99.8
失重(g)	0	6.5	45.5	64.5	69.5	72.0	81.5	87.0	89.5	90	90.5	90.7
产品(g)												12g
亚甲基兰 ( ml/0. lg．											13	13+
脱糖(%)											<100	100

 由表13_3可知物料在185℃时失重为72，推测去尽游离水大约在料温200CC以后，物料中的游离水蒸发与试验条件有关（注：试验中发现，物料供试样重量不同、装料容器差异，在同一料温下所汽化的水分也有些差异，这因物料少，插入温计的料层簿易受外周炉体高温影响升温快，物料汽化有滞后现象，有时温计达210℃以上才把游离水除尽）。不过在炭化阶段理应去尽游离水。也有可能剩下些水在活化过程中除尽。
今按上表炉温与失重作曲线图（略），求得料温约在2100C时失重75. Sg—75. 7g(游离水重)，此时炭化料重为115g，现按此数据在炭化、活化温度下的物料重量115g和失去的液分75. 5g计算炭化和活化的热能，见表13-4。

表13-4 木质粉状活性炭在炭化、活化过程能耗估算表

炭化活化温度	炭化活化料和气化液体重	需要能耗计算值	炭化、活化 合计( Cal)	活化能耗占炭活化 总能耗的比重(%)
活化料	活化料99. 8g	99. 8 x 0. 20 x 480 = 9580	67573 *	从210℃活化至480aC能耗 = 67573 - 53104 =14469
温度480C	气化液90. 7g	90. 7 x 639. 4   = 57993	65361	从325℃活化至4800C能耗 = 67573 - 62354= 5219
炭化料	炭化料115g	115 x 0. 20 x 210 = 4830	53104	14469/67573= 21. 4%即 210℃活化至480C活化
温度210度	气化液75. 5g	75. 5 x 639. 4   = 48274	能耗占总能耗之21. 4%
炭化料	炭化料103.5g	103.5 x 0.2 x 325 = 6727.	62354	5219/67573=7.70/0即 325℃活化至480aC活化
温度325℃	气化液87. Og	87 x 639. 4   = 55627	能耗占总能耗之7.7%
说明	①表中为标准状态下绝热理论计算值，有+号者为在室温20C下进行的计 算值。 ②表中的639.4是参用液体水从OoC升温到100 aC后的气化热(kCal/ kg)。 ③0.2是指炭化料比热，参考有关手册氯化锌比热为0.136，炭的比 热0.2、木材比热0. 57，比 热均随着温度的高低有差异，但在炭化料中绝 大部份为氯化锌，经估算考虑，炭化、活化料的比热取0.2 Cal／℃。 按以上活性炭得量12g推算，则每千克活性的炭活化能耗=67573/12= 5631或 65361/12= 5446. 7kCal。

 表13-4中数据为参考值，因为热能消耗受木屑含水量和采用的氯活锌浓度及炭的品种等，影响其计算值的差异。按照上表试验条件计算结果，说明炭化温度不同，活化能耗也不同，活化能耗随着炭化温度而变，如：
(1)物料炭化到210℃后活化，活化料活化到480C出炉，活化能耗占炭化、活化总能耗之21. 4%。
(2)物料炭化到325℃后活化，活化料活化到480℃出炉，活化能耗占炭化、活化总能耗之7.7%。

附：炭活化炉炉篦面积计算参考

假设：日产1t木质粉末活性炭产品计，若以每日炭化活化需要白煤为4000kg计，每时为4000/24=166kg白煤。如炉篦燃烧强度以白煤为例，采用100~90kg／m2。计算，则炉篦面积= 166/100到166/90，即1.66m2到1.84m2。

[注]：有的书刊推荐的单位面积燃烧强度采用14—30kW/( m2*h)；容积燃烧强度采用8万~ 25万kCal/(m3*h)。

[注]：设想备考：隧道炉体造型和操作系统简单，在干燥场所炉体可以建在地下，高出地面30~ 50cm，地下周围以高新保温材料隔热，排烟控制在lOOcC左右，预计大可减低原煤消耗（供参考）。
 

本信息来源于美佳活性炭厂官方网站