CN100509143C - 一种饱和活性焦处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种饱和活性焦处理方法，其主要步骤为：A)将饱和活性焦进行脱水处理，使活性焦中的含水率≤20%；B)对步骤A的产物进行干燥，干燥始温度为120℃～150℃；C)对步骤B的产物进行干馏，干馏条件为：以6℃/min速度升温，终温为500℃～600℃，恒温20～40分钟，使吸附在活性焦表面和孔隙中的易挥发的有机物挥发和炭化；D)对步骤C的产物进行活化，活化条件为：以4℃～6℃/min升温至800℃～950℃后通入300℃～450℃的过热蒸气，蒸气的通入量为活性焦与蒸气的重量比＝1∶0.5～1，活化时间为0.5～1小时。经多次处理后的活性焦可作为燃料。

Description

一种饱和活性焦处理方法
技术领域
本发明涉及一种活性焦(炭)再生的方法，具体地说涉及一种饱和活性焦(炭)处理方法。
背景技术
活性焦是一种内部孔隙结构发达，比表面积大，吸附能力强的炭质材料，可以用来处理工业废水或城市污水等，使废水、污水处理减少占地面积，降低耗电量，减少处理成本和投资费用，提高处理废水或污水的能力和质量。活性焦在使用过程吸附了废水或污水中的无机物和有机物，这些污染物使活性焦疏水，占据活性焦的活动晶格，有机物的不断积累使活性焦的活性逐步降低，影响了活性焦的吸附性能，使活性焦吸附容量、吸附速度大大降低。已吸附有害物质的废活性焦如果不能妥善处理，不仅会造成环境的二次污染，而且还会增加活性焦处理废水或污水的费用。如何将处理废水、污水后饱和的活性焦进行处理和利用，至今尚未见报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种饱和活性焦处理方法。本发明所指的饱和活性焦是指处理工业废水或城市污水后，达到饱和状态的活性焦。
为实现上述目的，本发明的处理方法其主要步骤为：
A)将饱和活性焦进行脱水处理，使活性焦中的含水率≤20％；
B)对步骤A的产物进行干燥，干燥始温度为120℃～150℃；
C)对步骤B的产物进行干馏，干馏条件为：以6℃/min速度升温，终温为500℃～600℃，恒温20～40分钟，使吸附在活性焦表面和孔隙中的易挥发的有机物挥发和炭化；
D)对步骤C的产物进行活化，活化条件为：以4℃～6℃/min升温至800℃～950℃后通入蒸汽，蒸汽的通入量为活性焦与蒸汽的重量比＝1:0.5～1，活化时间为0.5～1小时。
所述的饱和活性焦处理方法，其中，经步骤A至步骤D多次处理后的活性焦作为燃料。
所述的饱和活性焦处理方法，其中，活性焦作为燃煤锅炉的燃料。
所述的饱和活性焦处理方法，其中，活性焦作为制作型煤的原料。
附图说明
图1为本发明的饱和活性焦处理工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明的饱和活性焦处理方法其工艺流程如图1所示。
本发明首先将饱和活性焦用输送设备输送到脱水装置中进行脱水处理，经脱水处理后的饱和活性焦含水率≤20％；本发明所采用的输送设备为公知的螺旋输送机、斗式提升机或皮带输送机；脱水装置为公知的离心式脱水机或带式压滤机。
将经过脱水处理后的饱和活性焦，输送到再生、活化设备中进行热再生和重新活化。本发明采用的再生、活化设备为公知的回转式活化炉，也可以采用如公开号CN1660964(申请号200410100439.8)公开的回转式半焦过滤材料加工机组。由于处理废水、废水或污水后的饱和活性焦粒径小，活化炉采用回转式活化炉为佳。对饱和活性焦进行再生、活化的过程中所需要的热能可以采用电能、天然气、煤气、煤等。饱和活性焦经过热再生和重新活化，将活性焦表面和孔隙中的有机物除掉，同时生成一定量的新微孔，恢复活性焦的吸附能力。
饱和活性焦再生、活化分三个过程段：干燥段、干馏段和活化段：
干燥段，首先采用再生活化设备对饱和活性焦进行干燥，干燥的始温度为120℃～150℃；
干馏段，以6℃/min速度升温，对饱和活性焦进行干馏，终温为500℃～600℃，保持恒温20～40分钟；
活化段，将干馏后的活性焦以4℃～6℃/min升温至800℃～950℃后通入蒸气进行活化，蒸气的通入量为活性焦与蒸气的重量比＝1∶0.5～1，活化时间为0.5～1小时。
通过干燥将饱和活性焦中的水分蒸发；然后以6℃/min速度升温，对饱和活性焦进行干馏，干馏段的终温为500℃～600℃，保持恒温20～40分钟，使吸附在活性焦表面和孔隙中的、易挥发的有机物挥发和炭化；将干馏后的活性焦以4℃～6℃/min升温至800℃～950℃后通入蒸气进行活化，蒸气的通入量为活性焦与蒸气的重量比＝1:0.5～1，活化时间为0.5～1小时。在进行再生、活化时，通过调整滚筒的转数、滚筒温度来控制再生、活化过程。
活性焦再生、活化过程中，水蒸气、CO等气体与活性焦反应，使活性焦的孔隙得到恢复，并生成部分新的孔隙。在活化过程中，水蒸汽、二氧化碳或空气为氧化气体，在高温下与活性焦中的碳质起选择性的氧化，其主要反应如下：
H2O+CX→H2+CO+CX-1(800℃～900℃)
CO2+CX→2CO+CX-1(800℃～900℃)
O2+CX→2CO+CX-2(800℃～900℃)
O2+CX→CO2+CX-1(600℃以下)
在再生、活化设备-回转式活化炉的排气口安装有废气管道、旋风分离器和引风机。回转式活化炉的排气口通过废气管道与旋风分离器进气口连接，旋风分离器出气口通过废气管道与引风机进风口连接，引风机出口通过管道与锅炉联接，在饱和活性焦再生、活化过程中，将干燥段和活化段产生的含水蒸汽的废气通过排气管到输送到燃煤锅炉的烟气处理装置，经过烟气处理装置处理后排放；将干馏段产生的含有可燃气体的废气通过管道输送到锅炉中燃烧利用。
再生、活化过程中需要将活化炉排出的活性焦进行降温和热回收。在再生、活化设备尾部安装水冷却器，水冷却器的构造与公知的锅炉省煤器相同。利用水通过水冷却器将再生、活化后的活性焦的温度降低到100℃～150℃，利用活性焦的高温加热锅炉补水，将再生、活化后的活性焦中所含的热量回收利用。再生活化过程中需要将活化炉排出的活性焦进行降温和热回收。在再生活化设备尾部安装水冷却器，通过水冷却器将炉料的温度降低到100℃～150℃，利用活性的高温加热锅炉补水，将炉料的热量回收利用。
活性焦经过数次使用、饱和、再生和活化处理、重新使用、再次饱和后就需要淘汰，将淘汰的活性焦制做成燃煤锅炉的混合燃料。
将处理工业废水或城市污水后淘汰的饱和活性焦输送到脱水设备中进行脱水使其含水率达到≤20％。将脱水后的饱和活性焦与锅炉燃料煤粉按1:5的比例加入到搅拌装置中，经过充分搅拌混合后制成活性焦煤粉混合燃料。活性焦煤粉混合燃料的含水率应符合锅炉对燃料煤含水率的要求。搅拌装置为公知的混凝土搅拌机。
如果将制作的活性焦煤粉混合燃料如果作为循环流化床锅炉的燃料，将活性焦煤粉混合燃料由循环流化床锅炉的燃料输送系统，根据锅炉负荷的需要送入循环流化床锅炉炉膛内燃烧。活性焦煤粉混合燃料进入循环流化床锅炉炉膛内浓相区，受热后首先析出水分，接着活性焦中的有机物和煤中的挥发份燃烧，然后活性焦和煤中所含的碳燃烧，未燃尽的活性焦煤粉混合燃料颗粒被热烟气带出密相区，进入循环流化床锅炉炉膛内悬浮室继续燃烧，在燃烧室出口设有飞灰分离和回送装置，被热烟气带出的未燃尽颗粒及其它媒体物料被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回送装置，送回燃烧室密相区，进行循环燃烧。活性焦煤粉混合燃料在循环流化床锅炉炉膛内850～950℃低温燃烧，有效地抑制了活性焦煤粉混合燃料中的有机物在燃烧过程中生成二噁瑛。
如果将制备的活性焦煤粉混合燃料作为层燃锅炉的燃料，将活性焦煤粉混合燃料输送到层燃锅炉的加煤斗中，加煤斗上设有分层燃烧装置，煤斗中的活性焦煤粉混合燃料经分层装置筛选落入炉排时，由于惯性，大颗粒活性焦煤粉混合燃料落在前部，小颗粒的活性焦煤粉混合燃料落在后部，经炉排转动，大颗粒活性焦煤粉混合燃料在下，小颗粒的活性焦煤粉混合燃料在上，燃料层通风好，便于燃烧，提高燃烧效率。以活性焦煤粉混合燃料作为层燃锅炉的燃料时，须根据活性焦煤粉混合燃料的燃烧情况调整炉排速度和鼓、引风机的风量。
在使用活性焦煤粉混合燃料的锅炉排烟系统中采用烟气处理设备，烟尘处理采用旋风除尘和布袋除尘两级除尘器，在布袋除尘器中设有活性碳装置，处理和消除烟气中的有害物质和污染物。对HCl、HF的脱除率达到96％，重金属的去除率在95％以上，烟尘去除率达99.9％，二噁瑛的去除率在95％以上。使用活性焦煤粉混合燃料的锅炉，安装上述烟气处理设备和除尘设备后，烟气排放可达到下述指标：
 
种类 烟气排放指标 GWKB3-2000排放限值
灰尘(mg/Nm<sup>3</sup>) 40 ≤80
SO<sub>2</sub>(mg/Nm<sup>3</sup>) 180 ≤260
NO<sub>X</sub>(mg/Nm<sup>3</sup>) 310 ≤400
二噁瑛(ng-TGQ/Nm<sup>3</sup>) 0.1 ≤1.0
也可将淘汰的不含有害物质的饱和活性焦作为制作型煤的原料。
实施例1：
活性焦为造纸厂处理废水或污水采用的活性焦，当活性焦达到饱和状态时即对其进行更换，将更换的饱和活性焦采用螺旋输送机输送到离心式脱水机中进行脱水处理。经脱水处理后饱和活性焦含水率≤20％；将经过脱水处理后的饱和活性焦，采用输送设备输送到再生、活化设备中进行热再生和重新活化。输送设备为皮带输送机，再生、活化设备为回转式活化炉。回转式活化炉处理饱和活性焦能力为50吨/日，对饱和活性焦进行热再生、活化的过程中所需要的热能采用煤气，耗煤气量：4,000m3/日-5,000m3/日(煤气的热值按3,100kcal/m3计算)，回转式活化炉内筒直径为1,800mm外筒直径为2,4600mm，滚筒长度为18,000mm，滚筒的转速为每分钟3-5转。饱和活性焦经过热再生和重新活化，将活性焦表面和孔隙中的有机物除掉，同时生成一定量的新微孔，恢复活性焦的吸附能力。
将饱和活性焦再生、活化时分三个过程段：干燥段、干馏段和活化段，首先采用再生、活化设备-回转式活化炉对饱和活性焦进行干燥，干燥的始温度为120℃～150℃，通过干燥将饱和活性焦中的水分蒸发；然后以6℃/min对饱和活性焦进行干馏，干馏段的终温为510℃～600℃，保持恒温20～40分钟，使吸附在活性焦表面和孔隙中的、易挥发的有机物挥发和炭化；将干馏后的活性焦以4℃～6℃/min升温至800℃～950℃后通入蒸气进行活化，蒸气的通入量为活性焦与蒸气的重量比＝1∶0.5～1，活化时间为0.5～1小时。蒸汽由该造纸企业的蒸汽锅炉提供。在进行再生、活化时，通过调整滚筒的转数、滚筒内的温度和加热时间来控制再生、活化过程。
在再生、活化设备-回转式活化炉的排气口安装有废气管道、旋风分离器和引风机。回转式活化炉的排气口通过废气管道与旋风分离器进气口连接，旋风分离器出气口通过废气管道与引风机进风口连接，引风机出口通过管道与锅炉联接，在饱和活性焦再生、活化过程中，将干燥段和活化段产生的含水蒸汽的废气通过排气管到输送到燃煤锅炉的烟气处理装置，经过烟气处理装置处理后排放；将干馏段产生的含有可燃气体的废气通过管道输送到锅炉中燃烧利用。
再生、活化过程中需要将活化炉排出的活性焦进行降温和热回收。在再生、活化设备尾部安装水冷却器，水冷却器的构造与公知的锅炉省煤器相同。利用水通过水冷却器将再生、活化后的活性焦的温度降低到100℃～150℃，利用活性焦的高温加热锅炉补水，将再生、活化后的活性焦中所含的热量回收利用。
活性焦经过数次使用、饱和、再生和活化处理、重新使用、再次饱和后就需要淘汰，将淘汰的活性焦制做成燃煤锅炉的混合燃料。
将处理工业废水或城市污水后淘汰的饱和活性焦输送到脱水设备中进行脱水使其含水率达到≤20％。将脱水后的饱和活性焦与锅炉燃料煤粉按1:5的比例加入到搅拌装置中，经过充分搅拌混合后制成活性焦煤粉混合燃料。选用的煤粉的含水率为5.1％，循环流化床锅炉要求燃料含水率≤15％，活性焦煤粉混合燃料的含水率符合循环流化床锅炉对燃料煤含水率的要求。搅拌装置为公知的混凝土搅拌机。
将制作的活性焦煤粉混合燃料如果作为循环流化床锅炉的燃料，将活性焦煤粉混合燃料由循环流化床锅炉的燃料输送系统，根据锅炉负荷的需要送入循环流化床锅炉炉膛内燃烧。活性焦煤粉混合燃料进入循环流化床锅炉炉膛内浓相区，受热后首先析出水分，接着活性焦中的有机物和煤中的挥发份燃烧，然后活性焦和煤中所含的碳燃烧，未燃尽的活性焦煤粉混合燃料颗粒被热烟气带出密相区，进入循环流化床锅炉炉膛内悬浮室继续燃烧，在燃烧室出口设有飞灰分离和回送装置，被热烟气带出的未燃尽颗粒及其它媒体物料被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回送装置，送回燃烧室密相区，进行循环燃烧。活性焦煤粉混合燃料在循环流化床锅炉炉膛内850～950℃低温燃烧，有效地抑制了活性焦煤粉混合燃料中的有机物在燃烧过程中生成二噁瑛。
在使用活性焦煤粉混合燃料的循环流化床锅炉排烟系统中采用烟气处理设备，烟尘处理采用旋风除尘和布袋除尘两级除尘器，在布袋除尘器中设有活性碳装置，处理和消除烟气中的有害物质和污染物。对HCl、HF的脱除率达到96％，重金属的去除率在95％以上，烟尘去除率达99.9％，二噁瑛的去除率在95％以上。使用活性焦煤粉混合燃料的锅炉，安装上述烟气处理设备和除尘设备后，烟气排放可达到下述指标：
 
种类 烟气排放指标 GWKB3-2000排放限值
灰尘(mg/Nm<sup>3</sup>) 40 ≤80
SO<sub>2</sub>(mg/Nm<sup>3</sup>) 180 ≤260
NO<sub>X</sub>(mg/Nm<sup>3</sup>) 310 ≤400
二噁瑛(ng-TGQ/Nm<sup>3</sup>) 0.1 ≤1.0

Claims (4)

1、一种饱和活性焦处理方法，其主要步骤为：
A)将饱和活性焦进行脱水处理，使活性焦中的含水率≤20％；
B)对步骤A的产物进行干燥，干燥始温度为120℃～150℃；
C)对步骤B的产物进行干馏，干馏条件为：以6℃/min速度升温，终温为500℃～600℃，恒温20～40分钟，使吸附在活性焦表面和孔隙中的易挥发的有机物挥发和炭化；
D)对步骤C的产物进行活化，活化条件为：以4℃～6℃/min升温至800℃～950℃后通入300℃～450℃的蒸汽，蒸汽的通入量为活性焦与蒸汽的重量比＝1:0.5～1，活化时间为0.5～1小时；
所述饱和活性焦为处理工业废水或城市污水后，达到饱和状态的活性焦。
2、如权利要求1所述的饱和活性焦处理方法，其中，经多次使用、饱和、再生和活化处理、重新使用、再次饱和的淘汰的活性焦作为燃料。
3、如权利要求2所述的饱和活性焦处理方法，其中，淘汰的活性焦作为燃煤锅炉的燃料。
4、如权利要求2或3所述的饱和活性焦处理方法，其中，淘汰的活性焦作为制作型煤的原料。
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