活性炭智能化工厂设计与开发
类 别:承德高校成果
地 区:双桥区
单位名称:承德市生产力促进中心
联系电话:0314-2383351
发布时间:2025-06-06

详细介绍:

项目完整介绍文档:

活性炭产业终端需求的不断深化,推动了我国活性炭技术的不断进步,目前我国活性炭产业呈现出以下发展趋势:

(1)、生产规模大型化。目前国内活性炭生产企业普遍规模较小、技术力量薄弱、经济实力不强,只能依赖资源优势在激烈的市场竞争中求生存,不但企业自身很难有大的发展,而且也很难与国外的大型活性炭企业竞争。

(2)、生产设备大型化和现代化。随着国内活性炭生产规模的大型化发展,必将促进活性炭生产设备向大型化和现代化方向发展。

(3)、产品多样化。随着活性炭应用领域的不断扩大,涌现出一些技术含量高的活性炭新产品,活性炭的档次也越来越高,质量逐步提升。

(4)、节能减排常态化。目前,活性炭生产过程中的节能减排已经成为活性炭生产企业基本要求,企业普遍采用通过余热锅炉、烟气循环等方式节约能源,并通过二次燃烧、洗涤除尘等方式降低有毒有害气体的排放,效果十分显著。

(5)、加强技术创新。越来越多的企业认识到,科技创新对提高产品性能的重要性。企业纷纷通过与科研院所、高校联合开发,或者成立自己的研发中心,不断优化活性炭的生产工艺,提高产品性能,开发新型产品,保护和开拓活性炭的应用市场。

本设计的技术关键如下:

(1)、生产工艺过程智能化建设

生产工艺过程智能化建设是一项关键的技术问题。在国内在这个行业还没有相关的案例可以参考的情况下如何实现智能化,智能化到什么程度以及相关的投资预算等许多问题都需要进行考虑。所有的关键点及管控点都通过工业网络接到总控室,但是,涉及到非常多的参数,哪些参数需要时刻注意,哪些参数不是特别重要,如何使得控制工程更简单、更高效。

(2)、化学法制备活性炭参数提取和控制

竹为原料,通过化学法制备活性炭,如何优化和提取各种加热方式下制备活性炭的工艺参数,确定最佳工艺条件;如何在优化制备高效活性炭工艺的同时,降低生产成本、简化生产工艺。明确活性炭孔径结构和表面化学性质和吸附性能与加热方式、活化剂种类、剂料比、活化条件等工艺参数之间的关系,为活性炭的生产探索出经济、合理、可行的生产方法。以竹为原料,焦磷酸为活化剂,在普通加热条件下,调整焦磷酸与竹的剂料比、活化温度及活化时间对活性炭得率、比表面积和的影响,优化竹活性炭在传统加热条件下的制备工艺参数。这些需要解决的技术难题在智能化控制中如何通过提取控制参数从而实现相关的智能化控制。

(3)、物理法制备活性炭参数提取和控制

竹为原料,通过物理法即炭化和水蒸气活化两步法制备活性炭,涉及到活化条件对活性炭物理结构的影响。提高活化温度、延长活化时间有利于活性炭制造新的微孔,从而提高比表面积和孔容,但是活化时间过长,将引起明显的扩孔效应,最终导致比表面积和总孔容降低。这样,在规模化生产及智能化生产上,如何提取相关控制参数,以及如何进行PID调节都是在产品开发中需要考虑的问题。这里涉及到炭化时间、活化温度、水蒸气流量、活化时间、升温速率等一系列参数,如何实现自动化及智能化控制,是需要解决的重大科学问题。在国内目前生产条件下基本都是靠人工掌控,没有相关的自动化控制模型可以借鉴和参考,这就需要在建厂初期进行相关建模和分析,找出可行性实施方案。

(4)、特殊仪表的研制开发

在实现竹质活性炭工厂智能化控制过程中,有些参数的测量和控制需要特殊定制仪表,这些仪表需要进行定制开发。

本设计的社会效益如下:

本自动化系统投入运行后,显著减少了工厂的操作人员且实现了易发职业病危害的工作岗位全部无人值守;在提高产品质量以及节能降耗方面作用明显,同时也为活性炭生产企业更好地实现现代化控制提供了一个可行且符合实际的成功案例。

创新设计了技术力量薄弱企业实现工厂自动化的一种低成本自动化网络解决思路并成功应用于竹制活性炭工厂。此设计立足于满足实际应用的基础上,以维护简单及对维护人员的要求低为核心设计原则。利用此设计可以很好的实现竹制活性炭工厂的自动化要求,对维护人员要求是电工即可,这也适合偏远地区企业人力资源的技术实际。

本设计方案很好的节约了人力物力,在生产中,所有关键管控点都实现了上位机操作及数据记录,实现了竹制活性炭工厂的无人值守,为技术力量薄弱企业实现全厂自动化控制及以后进一步智能化控制提供了一种思路和解决办法。

培养一支能实战的智能化建设开发团队,在智能装备制造业方面开拓出新的发展方向,从而更好的促进地方经济的发展及带动就业。

 

项目持有人:王力        

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