多段炉与斯列普炉活化装置系统综合比较

多段炉与斯列普炉活化装置系统综合比较吉建斌康德朗（尚鼎炉业科技（扬州）有限公司，扬州市邗江开发区）摘要：本文试图根据实际经验及文献数据对煤基颗粒活性炭制造业常见的两种活化装置一—多段炉及斯列普炉——及其技术系统进行全面的应用性能及应用效果比较。进入综合比较范围的两种活化炉装置系统均涵盖活化设备本体、蒸汽生产设备、尾气处理装置及其他的必要、主要附属设备等。涉及的工艺物料包括炭化料、水蒸气活化剂、一次风及二次风、燃料、尾气和/或烟气、活化料等。重点比较的项目包括设备结构及运行原理、工艺特点及生产效率、关键性工艺参数等。通过综合比较和分析之后即可知悉多段炉活化装置系统成为发达国家活性炭制造业主流炉型的根本原因。关键词：煤基颗粒活性炭，多段炉，斯列普炉，活化煤基颗粒活性炭制造业使用的活化设备有斯列普炉、多段炉（耙式炉）、转炉、管式炉、流化床炉等类型，以前两种最为常见。东亚地区的煤基活性炭厂多采用斯列普活化炉，而欧洲和美洲的煤基活性炭厂则习惯采用多段炉活化装置。图1为两种炉型的现场照片。（a）多段炉活化装置（由BSPThermalSystems,Inc.提供） （b）斯列普炉活化装置图1.多段炉与斯列普炉装置系统的外观斯列普活化炉装置于1950年代被引入我国活性炭制造业，经过40多年的发展，目前仍为我国煤基活性炭制造业的主力生产装置类型。斯列普炉多按设计年产能力进行细分（在宁夏产区则多按设计产能炉型对应的产品道总数量来细分），常见的有300吨炉、500吨炉、1000吨炉型，近年新开发了2000吨和3000吨炉型，最常用的是1000吨/年产能（产品道总数为576）的斯列普活化炉（下文中简写为SLIP）。

多段炉（MultipleHearthFurnace,简称MHF）在我国活性炭制造业多被称为“耙式炉”这种工业炉装置最早是由美国的Nichols公司设计制造的。Nichols公司于1939年设计了第一台外径0.9米、层数为10层的MHF设备，应用于Freeport硫磺公司的实验室研究；同年设计建造了一台外径达6.78米、16层的MHF用于处理铁矶土和赤铁矿，产能为每天4000吨。之后，外形尺寸为1.4x10、6.78x17、2.59x12和7.85x17（均为“外径尺寸x层数”）的MHF相继投入使用。从1950年始，MHF开始用于活性炭行业，最早是用于木炭制造，其后用于煤基颗粒活性炭生产,后来发展成为欧美国家活性炭制造和再生的主力炉型之一。经过60多年发展之后，煤基活性炭制造用的MHF装置已实现标准化和系列化，适用的规模生产的常见炉型按照最大外径尺寸顺序依次为2.5米，2.8米，3.9米，4.8米，5.1米，5.7米,6.5米，和7.8米共8种，可用于实验室试验用的炉型有外径1.1米，1.4米，1.8米和2.1米四种炉型。其中的5.1米和6.5米外径炉型在煤基活性炭制造业最为常见，而7.8米炉型在新兴国家是最受欢迎的型号。我国活性炭制造业最早于1980年代引进一台外径较小的MHF装置，之后于2001年由大同市三星力源炭素有限公司引进一套外径7.8米、10层结构的MHF装置用来炭化并活化加工原煤直接破碎活性炭产品。目前上述两套装置因各种原因已停用。目前已建成并将于今年试生产的MHF活化装置系统是由神华新疆能源有限责任公司于2009年引进、2011年建成的两套同型号MHF装置系统，单台装置的外径为7.8米、17层结构，总设计能力为年产2万吨煤基压块颗粒活性炭产品。MHF与SLIP活化装置的结构特点及运行原理1.1MHF装置的结构特点及运行原理（b）立体布置图（CMINESA供）如图2所示，（b）立体布置图（CMINESA供）(a)咅卩面示意图(IndustrialFurnaceCompany,Inc.供)（c）结构及运行机制示意图（尚鼎炉业科技）

图2.多段炉结构及运行原理示意图MHF是由几个至十几个在水平方向平行叠加的球面形炉床组成，在顶端炉层接受给入的固体原料。带有耙齿的耙臂在每一炉床耙动固体原料，从外向内按照螺旋形路径推动固体料（称为“内耙炉床”），从设置在近中心处的落料孔掉落到下一炉床。在相邻设置的下一层炉床，耙臂按照螺旋形路径从内向外推动固体料到炉壁（称为“外耙炉床”），通过设置在近炉壁位置的一系列落料孔落入下一层炉床。固体物料以这种方式不断向多段炉的下方运动，最终从最底层炉床中排出。由空气冷却的中心轴在炉底设置的电机、减速机、伞形齿轮的驱动下带动轴上固定安装的耙臂（一般每层安装四支耙臂）以0.5至3.0rpm转速回转，耙臂每隔一段间距即安装一只垂直向下的耙齿，并与耙臂成一定角度，以使耙齿按照螺旋形路径耙动固体料，使固体物料在炉床上移动并通过所有炉床。在这一过程中，固体物料通过耙齿的连续搅动和扰动，其料层的表面被不断地“更新”并与气相进行接触。由燃料燃烧或炉内化学反应产生的高温气体则以逆向流动的方式向上流动到各炉膛上部，最终从顶层炉膛流出、进入后继的尾气处理/热能回收利用技术系统。概括地说，多段炉是这样的一种设备：它通过热量和质量的传递（即气体和固体之间的热传递），使气体和固体呈逆向通过一系列的炉床结构；在每一层炉床上，气体以错流、逆流等流动方式在折皱的薄层固体上流动并向固体物料的内表面扩散，这些薄层固体周期性地被中轴、耙臂和耙齿组成的搅拌机构所搅动，以使固体不停地混合、摊开，并使其强制进入下一层炉床继续反应，直至达到设定的停留时间为止。采用水蒸气为活化剂的煤基活性炭MHF活化装置系统的工艺流程见图3。温度低于300°C（若采用耐热钢材质的炭化料输送及给料装置且不产生安全问题时，允许进一步提高炭化料的进炉温度）的炭化料用螺旋给料机和气密加料阀连续加入最高一层炉膛（第一层炉床），炭化料被从下方炉床流动过来的高温气体加热至800C以上，从第二层炉床开始，每层均加设有两台或三台燃烧机和蒸汽喷嘴、二次风喷嘴，炉膛温度被精确控制在预设的活化温度±540）C范围内并开始进行活化，最底层炉床不加设燃烧机和二次风喷嘴，为冷却床层。活化时间通过中轴转速进行调节。从MHF装置中连续卸出的活化料进入强制夹套式冷却机（冷媒为水），设计合理时从强制冷却机卸出的活化料温度可低于50C，允许直接进入后继的筛选包装工序。碳与水蒸气反应后生成的可燃气体成分与二次风（中轴冷却产生的热风回用为二次风及一次风）含有的氧在炉膛空间内发生部分“层燃”以补充活化过程所需的部分热能，过量加入的水蒸气及未燃的反应生成气体（以一氧化碳和氢气为主）、不参与反应的氮气成分、燃烧后产生的二氧化碳和水蒸气等混合气流通过炉床的落料孔向上流动，在第一层炉床与炭化料受热逸出的气相有机物、和少量在炭化料表面粘附的、在第一层炉床内即脱落进入气相的固体粉尘、以及在活化过程中因机械磨耗产生的固体粉尘物完全混合后由尾气排出口及排放管离开MHF本体，进入后燃室。在正常运行状态下，燃烧机仅消耗少量燃料（燃油或燃气）即可维持炉温。同时，通过在线监控系统自动控制炉内的剩余氧含量不超过0.5〜1.0%。后燃室中设置一台燃烧机，并使用中轴冷却产生的热风做助燃空气（一次风），设计足够的尾气停留时间（1.5〜2秒钟），使活化尾气中的可燃物质如一氧化碳、氢气、有机挥发物、碳质粉尘等彻底氧化，产生的高温烟气（温度高达950至1200C）离开后燃室后进入余热回收蒸汽锅炉装置系统生产活化炉所需的工艺过热蒸汽，当MHF被用于制造烟煤基、褐煤基和无烟煤基颗粒活性炭产品时，MHF装置系统余热回收生产的过热蒸汽仅有1/3能被活化过程消耗，其余的2/3可用来发电或做为生产线其他装置所需的工艺蒸汽原料使用。经过余热锅炉之后，烟气温度下降至150C以内，可根据原煤含硫的情况决定是否设置脱硫装置，若需要设置的话，可采用洗气器进行脱硫并除尘，之后的烟气由烟囱排空。图3.煤基活性炭的MHF蒸汽活化装置系统工艺流程图（HankinEnvironmentalSystems,Inc.提供）1.2SLIP炉的结构特点及运行原理SLIP活化炉属于竖式工业炉的一种，几乎全部使用各种形状的耐火砖和耐火材料进行砌筑,仅在外围构件中使用少量金属器件。其结构示意图见图4。1-产品道2-冷却带3-鞍形耐火砖4-下远烟道5-红砖墙6-烟道盖板7-硅酸铝纤维毡8-标准耐火砖9-加料槽10-水封11-上远烟道12-补充炭化带13-上连烟道口14-上近烟道15-中部烟道16-下连烟道17-下近烟道18-活化带图4.SLIP活化炉结构示意图⑴SLIP活化炉从上到下分为四个功能区段，即加热段、炭化段、燃烧室和冷却段。1000吨级（通称）SLIP炉各个功能区段的尺寸和操作温度分别为：预热带高度为1650mm（利用炉子的辐射热和传导热，炭化料温度由常温缓慢升至约550°C）；补充炭化带高度860mm（利用高温蒸汽或烟道气的间接加热，炭化料温度由550C升高到约850C，停留时间约6小时）；活化带高3900mm（灼热的炭与高温水蒸汽或高温烟道气直接接触，温度控制在880〜960C，停留时间约30小时）；冷却带高800mm（利用炉壁散热使灼热的炭自然冷却至300C以下，停留时间约5小时）。在每台SLIP炉内正中间位置用644mm或348mm耐火砖墙将炉子分成左右两半炉，两半炉靠下连烟道连通，上部由两个上连烟道分别与左右蓄热室连通。SLIP炉由总计17种异形耐火砖砌筑炉芯，以形成符合设计预定尺寸的产品道和气道。水封槽砌成八个独立的料槽，理论上一台SLIP活化炉可同时生产八种不同尺寸规格的产品（在生产实践中，一台炉子极少被同时用来生产超过两种以上尺寸规格的活化料）。炉芯与前后炉墙之间各有一侧烟道，侧烟道又被烟道盖板分隔成上下部分，从上到下形成一一上近、上远、中部、下远、下近烟道。在上远、中部、下远烟道内均设有空气格栅入口以便从外部通入适量均匀的空气燃烧放热。连接两半炉的下连烟道顶部也设计有进风口以保证两个下近烟道的温度。经蓄热室的两上连烟道各设计有均布的进风口，保证加热时提高炉气温度，以便于排出烟气时回收更多的热量。蓄热室是SLIP炉的节能和第一级环保装置，也是该炉设计的特点和要点之一，它可充分利用排气中热能，使炉子本身达到热平衡状态，并使活化用的水蒸汽从加入时的130〜150C提高到1000〜1100C，加强了活化作用。炉内助燃用的空气由送风机和空气管输入，空气量通过蝶阀和插板调节。SLIP炉的工作原理可简述如下：正在加入活化剂（水蒸汽）进行活化操作、因活化反应过程需要吸热而造成炉温逐渐下降的半炉称之为冷却半炉；与此同时，正在加入可燃气体和空气以通过可燃气体燃烧反应、且同时消耗少量固体物料中的碳质（碳的燃烧反应）以使炉温逐渐升高的半炉称之为加热半炉。以左半炉进行活化操作（即左半炉为冷却半炉）为例，关闭该半炉的烟道闸阀及空气总蝶阀，打开蒸汽阀，由蓄热室底部加入130〜150°C的水蒸汽，由下而上，经蓄热室墙体和格子砖，吸收了已储存的热量，到蓄热室顶部，水蒸汽过热到1000〜1100C左右，经上连烟道进入到左半炉，进行从上到下的活化作用。高温蒸汽进入左半炉后，遵循下列路线在炉内运行：上连烟道f上近烟道f上远烟道f中部烟道f下远烟道f右半炉的下近烟道f下连烟道f下近烟道f下远烟道f中部烟道f上近烟道f右半炉的上连烟道（加入二次风使可燃气体燃烧），产生的高温混合气流经蓄热室自上而下地与格子砖产生热交换，温度由1000〜1100C降至300〜400C,气体由烟囱排走。达到设定的操作间隔时间后进行切换操作，蒸汽的流经方向与上述方向相反。如此循环、反复多次进行，使炭受到活化。活化气体流程示意见图5。1-左蓄热室2-左半炉3-右半炉4-右蓄热室5-上连烟道6-下连烟道

图5.SLIP炉的气体流向示意图（以左半炉为冷却半炉为例）（1）1.3MHF活化装置系统与SLIP炉装置系统在结构特点和运行原理方面的比较1.3.1活化炉的本体结构、维护维修及使用寿命比较相比较而言，MHF装置炉本体结构要比SLIP活化炉简单得多，其炉床结构的砌筑所需使用的耐火砖型号不超过5种，而SLIP炉芯砌筑则需采用多达17种异型耐火砖。MHF装置与SLIP炉的耐火砖砌筑精度要求相当，均需要按照既定规范仔细施工，且在必要时同样需在现场对耐火砖的尺寸进行精细磨削加工以提高砌筑精度。二者在砌筑方面不同之处在于，MHF炉床系自支撑结构，其每块耐火砖的精度都必须达到一定的技术指标要求，否则造成的偏差无法在后继的砌筑过程中加以适当校正，故要求更高些；而SLIP炉炉芯的砌筑为逐层叠加方式，即使某块耐火砖的尺寸有偏差，也可以通过后继砌筑操作进行纠偏，不会产生大的问题。在运行过程中，MHF不会因固体物料质量波动引起的结块现象所困扰，一般不需进行特别处理；而SLIP炉产品道尺寸受限，当出现一定程度的结块并堵塞产品道时，就必须及时进行“捅炉”操作，否则会引起严重的耐火材料“局部熔融”、炉芯沉陷而使炉子报废（至少也需要完全更换炉芯砖）。两种炉型均要求尽可能稳定、不间断地运行，频繁的开停炉操作不仅会造成工厂成本剧烈增加，且都会影响炉子的使用寿命。按照运行规范，MHF每年需安排三周时间进行例行检修和维护保养（其中降温停炉操作、例行维护保养、重新开炉各需耗时一周），而SLIP炉的维护保养一般不进行计划，当产品质量出现意外波动、控制参数变化很大且持续时间较长时，才会停炉进行吹扫气道、清理产品道等维护性操作，根据长期实践经验，SLIP炉的维护性操作间隔时间一般为2年左右，每次维护保养需耗时60天至120天不等（根据复杂程度及需维护维修的部件数量而定）。两种炉型的正常使用寿命：MHF装置为30年，SLIP炉设计使用寿命为15年。关于装置系统的集中程度和占地面积问题，以年产1万吨煤基颗粒活性炭产品为例进行说明，活化装置系统包括：工艺蒸汽生产装置、炭化料备料及输送装置、活化炉本体、尾气/烟气治理装置系统、仪表/自动化控制操作系统，占地面积中包括必要的操作辅助面积及物料通道面积在内。选择一台外径7.8米的MHF活化装置可满足设计产能要求,MHF本体占地面积120M2,炭化料备料及输送装置占地面积20M2，后燃室及余热回收蒸汽锅炉、洗气器、风机等装置的占地面积280M2，自动化控制室占地面积40M2，预留辅助面积200M2，则MHF装置系统的总占地面积约为660M2；当采用标准的1000吨级SLIP活化装置系统时，达到1万吨设计产能需建造10套SLIP装置，需安装20吨燃煤锅炉一台，锅炉装置及其烟气处理系统（不包括煤场和渣场在内）的占地面积约200M2，炉本体及辅助设施（含炭化料输送及贮存装置在内）占地面积约120X0=1200M2，仪器仪表及控制室占地面积40M2,SLIP装置系统一般不设置烟气处理装置，则同等设计产能时采用SLIP装置系统所需的土地面积总计约为1440M2,是MHF装置系统的2.2倍。1.3.2活化装置系统的自动化程度和环境友好性能比较MHF活化装置系统采用全自动运行方式，系统内所有的单元装置均可在中央控制室进行监控并按照既定规范进行工艺参数的调整操作，另外，系统软件还具有“自动记忆”功能，当MHF装置重新启动时，系统会按照最近一次正常操作参数自动进入“生产模式”。还可根据用户拟生产的产品品种，允许用户设定各种“标准生产工况控制状态”，当生产品种确定、装置进入正常运行状态后，在自动操作界面上选定相应的“工况编号”，装置即可逐渐调整至该工况的标准运行参数或优化参数状态进行活性炭生产。由于采取了全自动化运行机制，MHF活化装置系统的操作人员仅需2人/班次，大大缩减了操作工人数量。以CALGON公司的新奥尔良工厂为例，该工厂设计产能2万吨活性炭/年，全厂操作工人和管理人员总计才42人，生产效率极高。SLIP活化装置系统由于各种工艺参数之间的相互影响程度远大于MHF装置，故无法使蒸汽生产、炉本体及辅助设施的运行在一套控制系统中实现自动化操作，一般的做法是炉本体系统采用人工辅助的自动化操作、蒸汽生产则采用另一套控制系统，其炭化料的加料及输送几乎无一例外地采取人工操作方式。年产1万吨活性炭的生产线直接操作工人数量的平均值为90人。MHF装置的后燃室单元装置、余热锅炉装置及洗气装置均属于环保治理/热能回收利用设备系统，最终排放的烟气中CO、SO2、NOx、SS等大气污染物的排放浓度能完全符合欧盟及美国的环保排放限制标准。其中NOx排放浓度的控制是通过调整并控制后燃室装置的操作温度来实现的。由于附设的余热蒸汽锅炉不仅能满足MHF活化所需的工艺蒸汽量，还有2/3的富裕量可供其他工序环节使用或向厂外用户供汽，故节能效果相当显著，另外，因不需单设燃煤锅炉来生产蒸汽，故对MHF装置系统来说不存在锅炉装置的污染排放问题。与之相反，SLIP装置系统未设置污染排放控制装置，仅有蓄热室具有一定的污染控制功能,但由此产生的飞灰质被截留在蓄热室或与其相连的地下烟道中，会引起系统阻力增大、设备的运行状态逐渐变差。另外，虽然蓄热室的功能与MHF的后燃室功能相近，但其蓄/放热均需要通过蓄热格子砖来传导，导热效率远不如空膛式的后燃室及随后的余热锅炉装置，故热回收效率也远逊于MHF装置系统。MHF与SLIP活化装置的工艺性能及产品性能比较1•装置的允许进料颗粒度问题。众所周知，标准型SLIP炉由于产品道宽度较小，且气流通道与产品道有数千个“交叉点”故SLIP炉的进料颗粒尺寸有较严格的规定，一般在2至8mm范围内。粒度过小会有部分颗粒进入气流通道，不仅会降低产品收率，还会堵塞气流通道、降低活化反应速率，进入气流通道的颗粒炭被逐渐灰化后还会引起耐火砖的接触面“玻璃化”（局部熔融），严重时甚至会引起炉芯塌陷、设备报废；粒度过大，则会引发产品道“架桥”式堵塞，未及时发现这种局部堵塞现象时会逐渐在产品道内形成结块而彻底堵死产品道，此时就必须进行“捅炉”操作予以疏通，而强制性的机械捅炉操作会造成耐火砖局部破坏、炉子运行性能变差。而MHF装置系统则对进料颗粒度没有严格的范围要求，仅为了保证产品的质量均匀性，要求尽可能保证进料颗粒的均匀粒径被控制到一个合理的范围。MHF活化装置在进料粒度方面最大的优势在于它允许根据目标产品的粒度范围要求对符合对应粒度分布的颗粒炭化料进行活化生产，制成的活化料仅需筛选去除少量低于下限控制值的颗粒后即可包装为成品活性炭，例如：拟生产12x40目的无定形颗粒活性炭产品时，可采用与此对应的颗粒炭化料进入MHF装置进行活化，活化料筛选去除小于40目的细小颗粒后即为成品炭，而无需象SLIP炉生产的活化料那样，再经过破碎、筛选才能获得12x40目成品活性炭。这一优势值得活性炭制造业的绝对重视，原因是经过多年的努力，想在SLIP炉活化料的后加工工序提高成品炭收率的目标一直未能实现，在活化料破碎筛选过程中无法避免地产生了大量细粒炭及粉炭这些非目标、低赢利水平的副产品，对活性炭工厂的利润率产生了极大的不利影响。此外，MHF装置还可用来制造象脱硫脱硝专用煤基活性炭那样的大尺寸型特种炭产品，而无需对SLIP炉进行拓宽产品道尝试。2•关于制成品的质量均匀度问题。SLIP炉固有的结构特点决定了在其炉芯各点上炉温是呈不均匀分布的，靠近侧烟道的产品道炉温要高于远离侧烟道的产品道炉温，故采取同一套常规卸料装置（采取炉子宽度方向安装的卸料器）卸出的活化料中，从中心区出来的活化料吸附性能要低于从两端位置卸出的活化料；曾有将卸料装置改装到炉子长度方向的尝试，并采取缩短近侧烟道区段产品道的卸料间隔时间、延长炉子中心区域产品道的卸料间隔时间等辅助措施，使活化料的质量均匀度得以明显提高的例证证明了SLIP炉产品质量的不均匀性特点＜2）o而MHF活化装置则通过切向安装燃烧机喷枪、切向进二次风、机械“耙动”设计“、错流+逆流”的气固相接触设计、“N-2”层数做为活化操作炉床区段等设计，使制成品的质量均匀程度达到“最可几程度”从CALGON公司的产品序列来看，也侧面证明了这一点：由大同卡尔本工厂制造的水处理用途的压块活性炭产品在CALGON产品目录中均被列入“第三产品序列”，其售价及质量控制指标体系均无法与其它的、在美国本部三个生产工厂制造的同类产品相提并论，据了解，主要的原因就在于大同工厂的压块炭是采用SLIP活化炉完成活化加工的，质量不均匀、使用性能受到了制约，仅能做为某些用户的部分补充炭来使用，还必须与其它由MHF装置活化的产品相混合后才能符合预定使用目标。3•气固相接触方式及物料在炉内的有效停留时间问题。此处的有效停留时间系指炭化料在活化段内的累计停留、加工时间。在MHF炉膛内，炭材料与活化剂之间的气固相接触方式为“错流+逆流”，而SLIP炉产品道内炭材料与气相的接触方式为“错流+局部弥散（呈非控制性乱流状态）”。MHF的多层炉床结构为气固相接触提供了必要的接触面积，加之机械搅拌作用对固相物料的翻动及料层中“犁沟”结构的形成及不断更新，使气固相接触几率远远超过了SLIP炉产品道内的气固相接触几率。另外，SLIP炉为了达到自热平衡状态而采取的半炉切换式操作，活化半炉内的温度呈逐渐下降趋势，而低的操作温度需要耗用更多的时间才能达到同样的活化效果。从炉本体结构特点及运行原理分析，可以解释为何采用同一种炭化原料，在MHF装置中制造碘值超过1000的煤基颗粒炭产品时仅需5至8小时的活化时间，而在SLIP炉中制造同水平的活性炭时则需要长达30小时的活化时间（3）。4•工序产品收率或炭的烧失率问题。根据我公司从合作伙伴（BSP及CMI-NESA）获得的资料及合作项目前期测算结果来看，MHF活化装置的工序产品收率（干基活化料出料量/干基炭化料进料量）在55%至70%范围内，随活性炭生产原料煤种及前工序工艺及设备类型的不同而有所差别。而SLIP炉的工序产品收率统计结果则在35%至45%范围内，若控制不佳或设备工艺性变差时，该值甚至会低于30%。二者在工序产品收率或称炭烧失率方面存在如此巨大差异的原因在于两种炉型在热能管理和热能利用机制方面的截然不同，后文将详述这一差异。5•蒸汽消耗量问题。经化学反应计算的活化过程水蒸气理论消耗量为857kg/吨活化料，但实际生产中需加入的水蒸气要远远高于这一理论值，其原因是：炭的活化反应速度受控于扩散速度，当水蒸气不能快速地扩散到炭中更深的孔隙结构内部时，活化反应无法继续进行，为了保证必要的扩散速度，增加活化剂气体的浓度、使孔隙内外的活化剂浓度差增大，是一种廉价易行的技术办法。根据MHF装置质量及热能平衡计算软件的测算结果，必须保证反应体系内气相氛围中水蒸气的浓度不低于50%（体积比）时，才能经济有效地生产出符合预定目标的活性炭产品。MHF活化装置用来制造烟煤基活性炭时，平均的蒸汽加入量为4.357.5吨蒸汽/吨活化料制品。由于SLIP炉产品道内气固相的接触方式以错流为主，几乎不能发生可控的逆流接触，故气固相之间的反应速度要比MHF活化装置慢。此外，由于SLIP炉的半炉切换运行方式（用以维持自热平衡），活化半炉会随时间的推移而降温，此时为了安全性及工艺平稳性仍需以恒定的流量加入蒸汽，致使蒸汽的有效利用率也呈下降趋势。二者相加，当以恒定流量向SLIP炉中加入蒸汽时，蒸汽的单位消耗量要比MHF活化装置高得多，据统计，当SLIP炉运行状态良好时，蒸汽的平均消耗量为8吨/吨活化料制品，而运行状况变差时，该数值竟然高达12至15吨蒸汽/吨活化料制品。6•两种装置的热能管理及热能利用机制比较。根据MHF装置质量及热能平衡计算软件的测算结果，制造1吨标准吸附性能的活化料（以水处理炭为例，标准吸附性能为碘值1000mg/g）需总计消耗5.5x106T.5x106kcal/吨活化料，MHF装置即是按照这一热能需求量并结合具体炭化料的性质（尤其是有机可挥发物性质）以及各相关装置的热效率来确定燃烧机的型号和燃料供应量的。前文中已经提到，MHF装置系统的后燃室及余热蒸汽锅炉装置是主要的热能回收利用装置，它们的热能回收率可达60%至75%。而SLIP炉仅设置了上连烟道燃烧室及蓄热室做热能回收利用单元设施，且采用格子砖蓄热/放热的热利用技术，热能回收率较低，仅有约40%到50%，而单独设置的工艺蒸汽锅炉热效率虽然与MHF装置的余热锅炉相当，但由工艺蒸汽带入的热能仅约为1.05x106-2.23x106kcal/吨活化料，以最高值2.23x106计，总需热量则以最低值5.5x106计，热能缺口额至少为3.27x106kcal/吨活化料，这部分热能缺口需依靠烧失部分碳予以弥补。这是SLIP炉工序产品收率较低、炭烧失率较高的原因所在。此外，中轴冷却系统产生的热风回用于燃烧机助燃风及二次风、以及用作后燃室燃烧机助燃风，也是MHF装置系统热能管理的重要内容之一。炭在活化工序烧失率越大，则达到同样的吸附性能水平时，灰分产率也就越高、强度或磨损值也就越低、堆比重也就越小，这就是CALGON和NORIT美国公司采用与中国长焰煤煤质相当的次烟煤制造的碘值和亚甲兰吸附值达同等水平的压块颗粒活性炭产品，灰分要比中国炭普遍偏低、而磨损值和堆比重则普遍比中国炭偏高的主要原因（采用了不同的活化装置系统）。尚鼎炉业科技（扬州）有限公司的MHF装置系统3.1尚鼎炉业科技（扬州）有限公司MHF装置技术的历史沿革尚鼎炉业科技（扬州）有限公司的多段炉装置系统设计、安装及运行的基础技术来源于日本住友环境工程公司（SUMITOMOCO.）（获得住友环境工程公司的完全授权），而住友环境工程公司的多段炉装置系统技术则来源于美国的BSPThermalSystems,Inc。获得住友环境工程公司的完全授权之后，尚鼎公司的核心技术团队对多段炉装置系统的核心构成部件及结构单元进行了必要的改进及优化，并使部分关键部件实现了国产化，使装置系统的运行特点更加符合中国的应用要求，系统运行的可靠性、自动化操作界面的可操作性等性能得以提高，成本-经济性指标得以优化。尚鼎目前已与国外著名的MHF专业开发及制造企业如CMI-NESA、BSPThermalSystems,Inc.建立了合作伙伴关系。3.2尚鼎公司MHF装置的技术创新点经过一系列技术创新及工业化应用实践，尚鼎公司的多段炉装置系统拥有了以下三个方面的独特之处：全部采用异型耐火砖砌筑炉床，使炉床结构的“自支承力”和“热应力适应弹性”得以大幅度提高，有效消除了因遭受剧烈“热冲击”而造成的炉床坍塌事故发生几率。后燃烧室、余热回收装置和烟气净化单元装置是尚鼎多段炉装置系统的标准配置单元，使多段炉的CO、HC、SOx、NOx和PM（2.5、5或10）等气相污染物的排放浓度和排放总量被削减至最低的程度，以达到用户所在地区现行的、以及未来可能推行的日益严厉的环境保护法规的排放限值要求，使用户避免了因环境问题而可能会受到的困扰。远程控制操作界面已完全“汉化”，降低了对设备操作人员的基本技能要求，提高了自动化控制系统的可操作性和简便性。另外，为了更好地将欧美发达国家的MHF装置应用技术推广到广阔的中国市场，尚鼎公司正在设计和安装一套多用途、可车载运输的中试用多段炉装置系统，并计划于2012年底前投入使用。该试验装置可为用户提供现场试验以获得针对性的操作工艺参数，为规模化工厂的设计和建设奠定必要的技术基础。尚鼎炉业科技（扬州）有限公司依托台湾地区在技术引进方面的优势，以及20多年在多段炉装置系统本土化方面的努力，是目前唯一全部由中国籍人员组成技术团队、并将全部业务流程引入中国的专业多段炉装置系统设计、安装、运行及综合技术服务型企业，致力于为中国的活性炭制造和再生产业做出应有的贡献。结束语与SLIP活化炉装置系统相比，MHF活化装置系统具有以下几方面的优点：结构简单、坚固，不易发生炭化料结块现象，即使发生局部结块也不影响装置的正常运行；SLIP炉产生结块后必须进行捅炉操作，这种补救措施一般会对产品道产生创伤性破坏。可按计划进行例行检修，检修时间要求每年一次，每次仅耗时21天左右；SLIP炉则需根据实际运行状况临时安排紧急停炉检修，且检修耗时长达60到120天，会对生产计划产生严重干扰。MHF的使用寿命长达30年，而SLIP炉即使运行良好，其寿命也仅有15年左右。MHF装置系统的占地面积少，设计产能均为1