3.3.1. Вращающиеся печи

Вращающиеся печи можно использовать для активирования тонкодисперсных и зерненых или формованных продуктов. Контакт между углеродсодержащим материалом и активирующими газами можно улучшить с помощью перемешивающих устройств. Время активирования зависит от угла наклона печи, а также от наличия внутренних перегородок и размера опорных колец. Активируемый материал и газ можно подавать в одном направлении или в противотоке. Кроме этого, различают две конструкции: печи с внутренним и внешним обогревом. Вращающиеся печи с внутренним обогревом снабжены в верхней части, где загружается углеродный материал, горелкой, питаемой жидким топливом или газом. Внутренняя поверхность печи выложена огнеупорным кирпичом.

Рис. 5. Вращающаяся печь: 1 – подъемные лопатки по длине печи; 2 – кладка печи; 3 – горелка.

Для улучшения теплообмена по длине печи расположены отверстия для подвода воздуха или горелки для внешнего обогрева. Насадки для ввода пара, осуществляемого в основном в верхнем конце печи, могут быть подвижными; это обеспечивает подачу водяного пара к поверхности активируемого материала под различными углами и получение углей с различным размером пор. Принципиальная конструкция вращающейся печи с внутренним обогревом показана на рисунке 5.

3.3.2. Шахтные печи

Шахтные печи состоят в основном из камер, расположенных вертикально одна над другой, стенки которых выложены кладкой из огнеупорного кирпича. Сверху загружается активируемый материал, снизу подается водяной пар. Использование насадок или направляющих устройств позволяет увеличить реакционную поверхность и улучшить перемешивание. На рисунке 6 представлена многоступенчатая печь с боковыми горелками и каналами для подвода реакционных газов.

Рис. 6. Шахтная печь: 1 – канал для подвода реакционных газов; 2 – огневой канал.

Шахтные печи используют для активирования кускового угля, который затем перерабатывается в зерненый или порошкообразный.

3.3.3. Реакторы кипящего слоя

В данных реакторах активируемые продукты и газы основательно перемешиваются. При этом значительно сокращается время активирования. Простая конструкция реактора с кипящим слоем представляет собой герметичную цилиндрическую или прямоугольную реакционную камеру, снабженную внизу перфорированной распределительной решеткой, через которую поступают реакционные газы. Процесс может быть непрерывным или периодическим. Известны многоступенчатые реакторы, состоящие из вертикально и горизонтально расположенных камер с переходами между ними, а также реакторы, состоящие из большого числа отделений, разделенных перегородками. Они предназначены для активирования мелкозерненого и в отдельных случаях формованного угля.

Нагревание реактора кипящего слоя представляет значительные трудности. Также существует опасность пылевыделения в результате сильного истирания угля в процессе перемешивания. Если газы для обогрева поступают через решетку, высокая температура газов, необходимая для процесса активирования, может привести к спеканию частиц золы, которые осаждаются на распределительной решетке и забивают ее, нарушая равномерное поступление газового потока.

Процесс можно усовершенствовать за счет обогрева внутреннего объема реактора теплотой, полученной при сгорании и , образующихся в процессе активирования водяным паром. Другая возможность для дополнительного подвода теплоты и повышения производительности заключается во внешнем обогреве реактора. На рисунке 7 показана схема такой печи, в которую нагретые активирующие газы подаются со скоростью, обеспечивающей неподвижность нижнего слоя и псевдоожижение верхнего слоя шихты. Эти два факта позволяют проводить автономное регулирование обогрева и скорости газа в кипящем слое. Это создает возможность мягкого активирования различного сырья.

Рис. 7. Реактор с псевдоожиженным слоем для газового активирования: 1 – «спокойный» объем; 2 – уровень псевдоожиженного слоя; 3 – внешний обогрев; 4 – теплообменник; 5 – распределительная решетка; 6 – реактор.