CN101306814A - 一种污水净化处理材料的制备方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种污水净化处理材料的制备方法和装置，将小粒径焦炭粉输入到装置中进行加热。装置包括有：一滚筒，位于加热室内；滚筒的一端通过锥形体端头与出料管相连接；滚筒的另一端与进料管相连接；滚筒内壁上固定有多排翻料板和导料板，每排翻料板和导料板由多块翻料板和导料板间隔安装组成，同一排的翻料板和导料板之间留有膨胀缝；每两排翻料板和导料板之间留有一距离；每块导料板为是由一个平面和一个斜面组成的三角形，其中的平面与翻料板平齐排列，导料板的尖端朝向出料管；每块翻料板中部与滚筒内壁之间留有空间；上述的出料管密封连接一出料室，该出料室设有蒸汽输入口；进料管密封连接一集气室；出料管的外部连接一驱动装置，以带动滚筒转动。
Description
技术领域
本发明属于一种材料加工方法，具体地说涉及一种采用焦化企业生产过程产生的煤气为热源，将焦化企业生产过程中的废弃物-粒径≤5mm的小焦炭粉制作污水净化处理材料的方法。
本发明还涉及用于实现上述方法的装置。
背景技术
焦化企业生产过程中产生很多粒径≤5mm的小焦炭粒和粉的混合物。目前，这些小粒径的混合物无法有效地利用，成为焦化企业生产过程中的废弃物。
另一方面，焦化企业在过程中，在产出焦炭、焦油产品的同时也产生焦炉煤气，是焦化行业的副产品。很多中、小型焦化企业无法对焦炉煤气进行利用，只能将焦炉煤气点燃排放掉，不仅浪费了大量的能源，而且对周围的环境造成污染。
目前废水、污水排放的标准不断提高，采用传统的废水、污水处理工艺处理，很难达到国家规定的新排放标准，更无法将废水、污水处理后回用。而使用活性炭、活性焦处理废水、污水可以达到排放或回用的标准。由于粒径大于5mm的焦炭用途广泛，因此价格至少是混煤的三倍。制成的活性焦、活性炭的成本很高，用于处理废水、污水时，企业无法承受废水、污水的处理费用。
公知的以焦炭制备活性炭、活性焦采用的设备或装置，要求原料的粒径大于5mm，特别是不能有2mm以下的粉，主要原因是：1)小粒径的混合物在公知的立式设备中会堵塞水蒸汽的通道，无法进行活化；2)在体积庞大的公知的回转炉中，由于焙烧物的粒径太小，会随着燃烧后的废气一起排到大气中，不但无法回收，还加重了空气的污染。
由于上述原因，采用粒径≤5mm的小焦炭粒和粉的混合物为原料制备活性焦至今未见有报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以焦化企业生产过程中的副产品，粒径≤5mm的小焦炭粒、粉为原料，制备污水净化处理材料的方法。
本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明提供的污水净化处理材料的制备方法，其步骤为：
A)在制备装置的滚筒中加入焦炭粉，加热至550～650℃时输入蒸汽，输入的蒸汽量为0.8～1.5m3/吨焦炭粉；
B)将温度继续升至850～950℃后，加热60～120分钟，然后关闭燃烧器停止加热，当温度降到400～500℃时关闭蒸汽；
C)转换制备装置滚筒的旋转方向，将制备的污水净化处理材料排出后进行冷却处理；
D)当制备装置滚筒内的污水净化处理材料排除后，转换制备装置滚筒的旋转方向，在制备装置滚筒中重新加入焦炭粉加热运行；
所述的方法，其中，所述的焦炭粉为生产焦炭、蓝炭、半焦的筛分过程中产生的、粒径≤5mm的筛下物。
所述的方法，其中，污水净化处理材料的碘吸附值为400mg/g～650mg/g。
本发明提供的用于实现上述方法的装置，包括有：
一滚筒，位于加热室内，滚筒外壁与加热室内壁有一距离；
滚筒的一端通过锥形体端头与出料管相连接，该锥形体端头内有排料板；滚筒的另一端与进料管相连接；
滚筒内壁上固定有多排翻料板和导料板，每排翻料板和导料板由多块翻料板和导料板间隔安装组成，同一排的翻料板和导料板之间留有膨胀缝；每两排翻料板和导料板之间留有一距离；其中：
每块导料板为由一个平面和一个斜面组成的三角形，其中的平面与翻料板平齐排列，导料板的尖端朝向出料管；
每块翻料板中部与滚筒内壁之间留有空间；
上述的出料管密封连接一出料室，该出料室设有蒸汽输入口；进料管密封连接一集气室；
进料管的外部连接一驱动装置，以带动滚筒转动。
所述的装置，其中，出料管和进料管内分别安装置有螺旋导料板，螺旋导料板的高度为出料管直径的20-30％。
所述的装置，其中，加热室分别安装有煤气燃烧器和水煤气燃烧器；煤气燃烧器以煤气为燃料，水煤气燃烧器以滚筒内产生的水煤气为燃料。
所述的装置，其中，集气室设有一水煤气出口，该水煤气出口与洗涤塔进气口连接，洗涤塔出气口通过煤气排送风机与加热室水煤气燃烧器进气口连接。
所述的装置，其中，加热室的排气口安装有空气预热器。
所述的装置，其中，所述加热室、出料室、集气室的温度由一控制柜显示，以及滚筒的运行由一控制柜控制，可以正时针和逆时针转动。
由于本发明的实施，将焦化企业生产过程中产生的废弃物-焦炭粉，制成污水净化处理材料，解决了焦化企业焦粉处理难题。由于传统工艺生产的水净化处理材料(如活性炭)价格高，无法应用于污水处理，而本发明生产的污水净化材料，由于采用了焦化企业生产过程中的废弃物-粒径≤5mm的焦炭粉为原料，采用内部具有特殊结构、能够间歇式运行的活化装置，实现了活化时间的可操控性，提高活化效率，解决了传统设备无法将焦炭粉活化的难题，因此大幅度降低了污水净化处理材料的制备费用，成本是目前最廉价活性炭的30％，可以为社会提供急需的廉价污水净化处理材料，将解决国家和企业面临的污水深度处理回用的难题。
附图说明
图1为本发明制备污水净化处理材料的工作原理流程示意图；
图2为本发明装置的结构示意图；
图3为沿图2中A-A线的剖面示意图；
图4为本发明的滚筒内壁固定的导料板和翻料板示意图，其中图4a为滚筒的剖面图，图4b为沿图4a中B-B线的剖面示意图。
图中标记说明
1-出料室、2-出料口、3-焦炭粉、4-温度传感器、5-蒸气输入口、6-负压检测口、7-检修门、8-进料管、9-滚圈、10-托辊、11-密封装置、12-出料管、13-端头、14-排料板、15-加热室、16-排气口、17-安全放散阀、18-助燃风机、19-集气室、20-堰板、21-水煤气出口、22-排料阀、23-防爆门、24-煤气燃烧器、25-煤气、26-水煤气燃烧器、27-水煤气、28-助燃风管道、29-金属外壳、30-高温耐火材料、31-保温材料、32-翻料板、33-螺旋导料板、34-齿圈、35-驱动装置、36-导料管、37-螺旋输送机、38-料仓、39-滚筒、40-燃气蒸汽锅炉、41-蒸汽流量计、42-蒸汽、43-控制柜、44-底座、45-进料阀、46-不锈钢内板、47-导料板、48-出料阀、49-洗涤塔、50-循环水泵、51-沉淀池、52-煤气排送风机、53-冷却设备、54-输送设备、55-空气预热器、56-制备装置、57-污水净化处理材料。
具体实施方式
本发明采用的制备污水净化处理材料的工作原理流程如图1所示，同时结合图2。
原料为焦化企业生产焦炭、蓝炭、半焦的筛分过程中产生的、粒径≤5mm的焦炭粉3，由输送设备54送至料仓38，再由螺旋输送机37送至本发明的制备装置56的滚筒39内加热，加热的热源采用煤气25和制备装置56运行过程产生的水煤气27；在制备装置56中加入焦炭粉3，加热至550～650℃时输入蒸汽40，输入的蒸汽量为0.8～1.5m3/吨焦炭粉3；将温度继续升至850～950℃后，加热60～120分钟，然后关闭燃烧器停止加热。当温度降到400～500℃时关闭蒸汽42；转换制备装置56的滚筒39旋转方向，将制备的污水净化处理材料57排出后进行冷却处理。当制备装置56内的污水净化处理材料57排出后，转换制备装置56的滚筒39旋转方向，在制备装置56中重新加入焦炭粉3加热运行；制备的污水净化处理材料57的碘吸附值为400mg/g～650mg/g。
请结合图2、图3和图4所示，本发明提供的污水净化处理材料57的制备装置56，其中央部分为一滚筒39，滚筒39置于加热室15内，滚筒39的一端通过端头13与出料管12相连接，端头13设计为锥形体，并在端头13内有设置有排料板14，以便于将制备的污水净化处理材料57导出；滚筒39的另一端与进料管8相连接。
滚筒39的长度为6米～10米，直径为1米～1.5米；进料管8的长度为0.5～1米，出料管1 2的长度为1～1.5米，进料管8、出料管12的直径为0.5米～0.7米。滚筒39设计转速4～6r/min，滚筒39可以转换转动方向。
滚筒39外壁与加热室15侧内壁之间的距离为200～300mm，滚筒39外壁与加热室15顶内壁之间的距离为200～300mm，滚筒39外壁与加热室15底内壁之间的距离为600～650mm，滚筒39内壁与焦炭粉3直接接触。
出料管12一端与出料室1连接，连接处安装有密封装置11。进料管8的一端与集气室19连接，进料管8的端头安装有堰板20，连接处安装有密封装置11。
出料管12的外壁装有齿圈34、滚圈9，滚圈9坐落在托辊10上；进料管8外壁装有滚圈9，滚圈9坐落在托辊10上。驱动装置35，通过安装在出料管12外部的齿圈34驱动出料管12、进料管8、滚筒39转动。
滚筒39内壁安装有多排翻料板32和导料板47，每两排翻料板32和导料板47之间的距离为300mm～500mm，每排由多块翻料板32和导料板47间隔安装组成；每块翻料板32两端的高度为200mm～300mm，翻料板32中部与滚筒39内壁之间留有50mm～100mm空间，翻料板32两端与滚筒39焊接，每块翻料板32的长度为600mm～800mm；每块导料板47的高度为200mm～300mm，导料板47的下部与滚筒39焊接，每块导料板47的长度为600mm～800mm，导料板47是由一平面和一斜面构成的三角形，平面与斜面之间的夹角为25°～35°，安装时，导料板47的尖端朝向出料管12方向；每一排的两块翻料板32和导料板47之间有5～10mm的膨胀缝。
出料管12内有螺旋导料板33，螺旋导料板33与出料管12的垂直夹角为左旋5°～15°，螺旋导料板33的高度为出料管12直径的20-30％。进料管8内有螺旋导料板33，螺旋导料板33与进料管8的垂直夹角为右旋5°～15°，螺旋导料板33的高度为进料管8直径的20-30％。
出料室1下部设有出料阀48、出料口2，出料阀48为公知设备，可以采用双层重锤翻板卸灰阀。出料室1的外侧壁上安装有负压检测接口6、检修门7、防爆门23，出料室1四壁内为不锈钢内板46，外部为金属外壳29，不锈钢内板46与金属外壳29之间为保温材料31。
集气室19的外侧壁上安装有温度传感器4、检修门7、防爆门23；集气室19的上部有水煤气出口21、安全放散阀17；集气室19内有导料管36，导料管36的一端伸入到进料管8内，另一端与螺旋输送机37出料口连接。集气室19底部有排料阀22，将进料管8溢出的物料排出。排料阀22为公知设备，可以采用双层重锤翻板卸灰阀。集气室19内为不锈钢内板46，外部为金属外壳29，不锈钢内板46与金属外壳29之间为保温材料31。
螺旋输送机37上部有进料阀45，进料阀45可以采用双层重锤翻板卸灰阀或/和钟罩式上料阀，进料阀的上部有料仓38。
加热室15一侧壁上且滚筒39的下部安装煤气燃烧器24，加热室15的另一侧壁上且滚筒39的下部安装水煤气燃烧器26，由滚筒39外壁对滚筒39内的物料进行加热，通过调节煤气燃烧器24和水煤气燃烧器26的供热量控制加热室15内的温度；其中，煤气燃烧器24以煤气25为燃料，水煤气燃烧器26以制备装置运行过程时，滚筒39内产生的水煤气27为燃料。制备装置设有助燃风机18，为煤气燃烧器24和水煤气燃烧器26提供气体燃烧所需空气。
一洗涤塔49，洗涤塔49为公知的设备，集气室19的水煤气出口21与洗涤塔49的进气口连接，洗涤塔49的出气口与煤气排送风机52的进气口连接，煤气排送风机52的出气口通过管道与加热室1 5的水煤气燃烧器26的进气口连接。
沉淀池51的进水口与洗涤塔49的出水口连接，循环水泵50的进水口与沉淀池51连接，循环水泵50的出水口与洗涤塔49的进水口连接。
加热室15的侧壁上安装有温度传感器4，检测加热室15内的温度。加热室15内壁为高温耐火材料30，高温耐火材料30与金属外壳29之间为保温材料31。加热室15的排气口16与空气预热器55连接，空气预热器55的进气口与助燃风机18的出风口连接，空气预热器55的出风口通过管道与煤气燃烧器24和水煤气燃烧器26的进风口连接；
燃气蒸汽锅炉40以焦炉煤气25和水煤气27为燃料，燃气蒸汽锅炉40的蒸汽出口通过管道与出料室1的蒸汽输入口5连接。
出料口2与冷却设备53的进料口连接，冷却设备53为公知的设备，可以采用冷渣器。
控制柜43内安装有气体分析仪，对输送到制备装置的焦炉煤气和制备装置产生的水煤气进行检测。控制柜43检测和显示制备装置加热室15、滚筒39、出料室1、集气室15的温度，控制滚筒39的转速和转动方向。
在制备装置56中加入焦炭粉3，加热至550～650℃时输入蒸汽42，输入的蒸汽量为0.8～1.5m3/吨焦炭粉3；将温度继续升至850～950℃后，加热60～120分钟，然后关闭燃烧器停止加热。当温度降到400～500℃时关闭蒸汽42；转换制备装置56的滚筒39旋转方向，将制备的污水净化处理材料57排出后进行冷却处理。当制备装置56内的污水净化处理材料57排出后，转换制备装置56的滚筒39旋转方向，在制备装置56中重新加入焦炭粉3加热运行；制备的污水净化处理材料57的碘吸附值为400mg/g～650mg/g。
在实际操作时，将焦炭粉3输入到制备装置料仓38中，将煤气25通过管道输送到加热室15的煤气燃烧器24。启动驱动装置35使进料管8、滚筒39、出料管12从出料室1一端看沿正时针方向转动，料仓38中的原料3通过开启的进料阀45进入螺旋输送机37，由螺旋输送机37通过导料管36输送到进料管8中，在进料管8内螺旋导料板33的作用下，进入滚筒39内；当滚筒39内的温度达到550～650℃时，开始向滚筒39内输入蒸汽42，输入的蒸汽量由蒸汽流量计41控制为0.8～1.5m3/吨焦炭粉；当滚筒39内的温度升至850～950℃后，保持850～950℃使进料管8、滚筒39、出料管12继续正时针方向运转60～120分钟；然后关闭煤气燃烧器24和水煤气燃烧器26，使进料管8、滚筒39、出料管12继续转动，继续向滚筒39内输入蒸汽42，当滚筒39内的温度降低至400～500℃时，停止蒸汽42输送，转换进料管8、滚筒39、出料管12的转动方向，使进料管8、滚筒39、出料管12从出料室1一端看沿逆时针方向转动，滚筒39内制成的污水净化处理材料57在排料板14的作用下，由滚筒39排出，经出料管12进入出料室1，由出料室1的出料阀48、出料口2排出后进入冷却设备53。当滚筒39内制成的污水净化处理材料57完全排出后，转换进料管8、滚筒39、出料管12的转动方向，使进料管8、滚筒39、出料管12从出料室1一端看顺正时针方向转动，重新开启进料阀45和螺旋输送机37，将料仓38中的的焦炭粉3输送到滚筒39内，制备装置56从新运行。
焦炭粉在滚筒39内高温干馏、活化过程中，碳和水蒸汽发生反应，产生水煤气27，水煤气27的主要含有水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳、氢气等成分。水煤气27由滚筒39经进料管8进入集气室19，由集气室19上部的水煤气出口21排出，进入洗涤塔49，经过洗涤塔49净化处理后，由煤气排送风机52输送到水煤气燃烧器26。
在具体操作时，焦炭粉的加入量最好控制在滚筒39体积的25～37％。本发明采用生产焦炭、蓝炭、半焦的筛分过程中产生的粒径≤5mm的焦炭粉。
实施例1
本实施例滚筒39的长度为6米，直径为1米；进料管8的长度为0.5米，出料管12的长度为1米，进料管8、出料管12的直径为0.5米。滚筒39设计转速4～6r/min，滚筒39可以转换转动方向。滚筒39外壁与加热室15侧内壁之间的距离为200mm，滚筒39外壁与加热室15顶内壁之间的距离为200mm，滚筒39外壁与加热室15底内壁之间的距离为600mm。
滚筒39内壁安装有多排翻料板32和导料板47，每两排翻料板32和导料板47之间的距离为300mm，每排由多块翻料板32和导料板47间隔安装组成；每块翻料板32两端的高度为200mm，翻料板32中部与滚筒39内壁之间留有50mm空间，每块翻料板32两端与滚筒39内壁焊接，每块翻料板32的长度为600mm；每块导料板47的高度为200mm，长度为600mm，导料板47是由一平面和一斜面构成的三角形，导料板47的平面与斜面之间的夹角为25°，导料板47的尖端朝向出料管12方向，导料板47的下部与滚筒39焊接；同一排的两块翻料板32和导料板47之间有5mm的膨胀缝；
出料管12内的螺旋导料板33与出料管12的垂直夹角为左旋5°，螺旋导料板33的高度为出料管12直径的20％；
进料管8内的螺旋导料板33与进料管8的垂直夹角为右旋5°，螺旋导料板33的高度为进料管8直径的20％。
实施例2：
本实施例的滚筒39长度为10米，直径1.5米；进料管8的长度1米，出料管12的长度1.5米，进料管8、出料管12的直径为0.7米。滚筒39设计转速4～6r/min。滚筒39外壁与加热室15侧内壁之间的距离为300mm，滚筒39外壁与加热室15顶内壁之间的距离为300mm，滚筒39外壁与加热室15底内壁之间的距离为650mm。
滚筒39内壁安装有多排翻料板32和导料板47，每两排翻料板32和导料板47之间的距离为500mm，每排由多块翻料板32和导料板47间隔安装组成；每块翻料板32两端的高度为300mm，翻料板32中部与滚筒39内壁之间留有100mm空间，每块翻料板32两端与滚筒39内壁焊接，每块翻料板32的长度为800mm；每块导料板47的高度为300mm，长度为800mm，导料板47是由一平面和一斜面构成的三角形，导料板47的平面与斜面之间的夹角为35°，导料板47的尖端朝向出料管12方向，导料板47的下部与滚筒39焊接；同一排的两块翻料板32和导料板47之间有10mm的膨胀缝；
出料管12内的螺旋导料板33与出料管12的垂直夹角为左旋15°，螺旋导料板33的高度为出料管12直径的30％。进料管8内的螺旋导料板33与进料管8的垂直夹角为右旋15°，螺旋导料板33的高度为进料管8直径的30％。
Claims (10)
1、一种污水净化处理材料的制备方法，其步骤为：
A)在制备装置的滚筒中加入焦炭粉，加热至550～650℃时输入蒸汽，输入的蒸汽量为0.8～1.5m3/吨焦炭粉；
B)将温度继续升至850～950℃后，加热60～120分钟，停止加热，当温度降到400～500℃时关闭蒸汽；
C)转换制备装置滚筒的旋转方向，将制备的污水净化处理材料排出后进行冷却处理；
D)当制备装置滚筒内的污水净化处理材料排除后，转换制备装置滚筒的旋转方向，在制备装置滚筒中重新加入焦炭粉，启动燃烧器重新加热运行。
2、如权利要求1所述的方法，其中，所述的焦炭粉为生产焦炭、蓝炭、半焦的筛分过程中产生的、粒径≤5mm的筛下物。
3、如权利要求1所述的方法，其中，污水净化处理材料的碘吸附值为400mg/g～650mg/g。
4、一种用于实现权利要求1所述方法的装置，包括有：
一滚筒，位于加热室内，滚筒外壁与加热室内壁有一距离；
滚筒的一端通过锥形体端头与出料管相连接，该锥形体端头内有排料板；滚筒的另一端与进料管相连接；
滚筒内壁上固定有多排翻料板和导料板，每排翻料板和导料板由多块翻料板和导料板间隔安装组成，同一排的翻料板和导料板之间留有膨胀缝；每两排翻料板和导料板之间留有一距离；其中：
每块导料板为是由一个平面和一个斜面组成的三角形，其中的平面与翻料板平齐排列，导料板的尖端朝向出料管；
每块翻料板中部与滚筒内壁之间留有空间；
上述的出料管密封连接一出料室，该出料室设有蒸汽输入口；进料管密封连接一集气室；
进料管的外部连接一驱动装置，以带动滚筒转动。
5、如权利要求4所述的装置，其中，出料管和进料管内分别安装置有螺旋导料板，螺旋导料板的高度为出料管直径的20-30％。
6、如权利要求4所述的装置，其中，加热室分别安装有煤气燃烧器和水煤气燃烧器；煤气燃烧器以煤气为燃料，水煤气燃烧器以滚筒内产生的水煤气为燃料。
7、如权利要求4所述的装置，其中，集气室设有一水煤气出口，该水煤气出口通过洗涤塔、煤气排送风机与水煤气燃烧器进气口连接。
8、如权利要求4所述的装置，其中，加热室的排气口与空气预热器进气口连接。
9、如权利要求4所述的装置，其中，所述加热室、出料室、集气室的温度由一控制柜显示；
10、如权利要求4所述的装置，其中，所述滚筒的运行由一控制柜控制，可以正、反两个方向转动。
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