CN104772114A - 一种有机吸附饱和活性炭再生装置 - Google Patents

Abstract

一种有机吸附饱和活性炭再生装置，包括高温热解炉(1)和气化裂解炉(12)；气化裂解炉(12)的炉体内壁上设置螺旋导向片(31)；气化裂解炉(12)外壳包有一层从炉头(20)联通到炉尾(8)的供气体流动的密封夹套(10)；高温热解炉(1)内部燃烧工业废有机、废油脂热源得到的高温烟气通过其端部的废热热管(7)通入密封夹套(10)内；气化裂解炉(12)的炉尾(8)接入高效气固分离塔(5)，并与其整体密封；有机吸附饱和活性炭再生装置还包括依次由管道连接的再燃室(16)、余热锅炉(28)以及废气处理系统(29)。本发明不但减少了能源的损耗而且实现了连续生产，达到了资源再生目的，且不产生二次污染。

Description

一种有机吸附饱和活性炭再生装置

技术领域

本发明涉及活性炭再生技术领域，尤其是涉及一种利用废热对有机质吸附饱和活性炭进行高温连续再生活化的装置。

背景技术

活性炭具有高度发达的孔隙结构和很大的比表面积，在各行各业得到广泛的应用。它对水中有害物质，如有机物、重金属离子等能进行有效吸附而使废水得到净化。但是，活性炭价格高，使得活性炭难以付诸于实际应用。另外，活性炭也是一种大量消耗资源和能源的产品，吸附饱和的活性炭若不再生利用，是对资源的一种很大浪费，同时还将造成二次污染。

目前，对饱和活性炭进行再生的技术主要有：化学药剂再生法、热再生法、生物再生法、电化学再生法、超声波再生法、催化湿式氧化法、超临界流体再生法及新型热再生法(微波加热法、远红外线加热法、直接通电加热法)。尽管目前对饱和活性炭活化再生技术较多，但是采用热法再生效果最佳，该法适用于几乎所有吸附质为有机物的饱和活性炭。国外主要采用立式沸腾炉，设备结构较简单、实行连续生产，尾气经过喷水冷却，用袋式除尘器收集烧成的炭粉。或者直接用湿式除尘器收集，得到的产品呈浆状，热能未充分利用。国内主要再生方法有：闷烧炉法、平板炉法、槽式炉法，成型造粒活化法(立式炉)等。这些方法均实行间歇生产，能耗高、得率低、污染环境、产品质量差，劳动强度大。

我国专利号为200510110335.X，名称为“利用废热制造活性炭及饱和活性炭的再生装置与再生方法”的专利，已有上海正海活性炭有限公司实施，该设备虽然既能再生颗粒状活性炭，也能再生粉末状活性炭，还能用于制造新的活性炭，并且构造较为简单、制造成本较低、易损件少，但是该设备在运行过程中仍会对环境造成影响，且发热体加热片容易损坏，更换比较频繁，操作时劳动强度较大。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种有机吸附饱和活性炭再生装置。采用本发明活化再生活性炭不但减少了能源的损耗而且实现了连续生产，达到了资源再生目的，且不产生二次污染。

本发明的技术方案如下：

一种有机吸附饱和活性炭再生装置，包括高温热解炉(1)和气化裂解炉(12)；

所述气化裂解炉(12)是一个圆柱形空心转炉，从炉头(20)到炉尾(8)由高向低倾斜设于滚轮装置(26)里；所述滚轮装置(26)包括滚轮(11)以及滚轮底架(25)；所述气化裂解炉(12)通过传动齿轮(13)与传动电机(24)连接；所述炉头(20)、炉尾(8)、滚轮装置(26)以及传动电机(24)依次设置于基础(27)上；

所述气化裂解炉(12)的炉体内壁上设置螺旋导向片(31)；所述气化裂解炉(12)外壳包有一层从炉头(20)联通到炉尾(8)的供气体流动的密封夹套(10)；所述高温热解炉(1)内部燃烧工业废有机、废油脂热源得到的高温烟气通过其端部的废热热管(7)通入密封夹套(10)内；

所述气化裂解炉(12)的炉尾(8)接入高效气固分离塔(5)，并与其整体密封；

所述有机吸附饱和活性炭再生装置还包括依次由管道连接的再燃室(16)、余热锅炉(28)以及废气处理系统(29)；

所述余热锅炉(28)制备得到的水蒸气通过水蒸气管(3)连接入高效气固分离塔(5)内，并且直通入炉尾(8)内；所述高效气固分离塔(5)内还设置有除粉尘喷淋管(2)。

所述废热热管(7)和密封夹套(10)的连接位置为气化裂解炉(12)的炉尾(8)；所述密封夹套(10)在炉头(20)上连出一根废热气管(15)，接入再燃炉(16)；再燃室(16)顶部连接一根尾气管(14)引入余热锅炉(28)，余热锅炉(28)与废气处理系统(29)通过管道相连；

所述气化裂解炉(12)的炉头(20)前端设置有进料螺旋(19)，所述进料螺旋(19)伸入气化裂解炉(12)炉体内中心处；所述进料螺旋(19)外部连接活性炭进料电机(18)，所述进料螺旋(19)的外部上方设置真空进料装置(17)；

所述高效气固分离塔(5)顶部连出一根废气管(6)通入汽化裂解炉炉尾(8)；所述高效气固分离塔(5)底部为再生后的活性炭出料口；

所述有机吸附饱和活性炭再生装置还包括冷却系统；所述冷却系统位于所述高效气固分离塔(5)底部出料口下方；

所述冷却系统包括相连的冷却装置传动电机(22)和活性炭冷却搅龙(23)，以及与活性炭冷却搅龙(23)出料部位连接的冷却水管(21)和与活性炭冷却搅龙(23)进料部分连接的冷却回水管(4)；所述冷却水管(21)与冷却水回水管(4)分别连接高效气固分离塔(5)，并通入冷却水系统(30)。

所述螺旋导向片(31)在气化裂解炉(12)的炉体内胆圆截面上的长度为内胆圆截面直径的0.032～0.48倍；所述螺旋导向片(31)的厚度分为三段，在从炉头(20)到炉尾(8)的前三分之一段区域内；其厚度为其长度的0.1～0.13倍，中间三分之一段区域内，其厚度为其长度的0.5～0.65倍；后端三分之一段区域内，其厚度为其长度的0.8～0.9倍。

本活化再生装置为利用工业废有机溶液及废油脂，在高温热解炉内燃烧产生的高温烟气进入汽化裂解炉内，对有机吸附质活性炭进行干燥、脱附及活化再生；在活化阶段通入水蒸气对有机质脱附后的活性炭进行扩孔改造，达到提高再生后活性炭吸附性能的目的。活性炭脱附出来的有机烟气进入再燃室与高压氧气一起进行充分燃烧，以防止二次污染，再燃室内燃烧产生的高温烟气与余热锅炉进行换热提供蒸汽。

气化裂解炉炉体采用鱼鳞片状的密封条(鱼鳞片起密封作用，对窑体摆动适用性较好，耐高温变形能力极好，其形状如图1所示)分别于炉头、炉尾及高效气固分离塔密封，气化裂解炉内胆里侧设有螺旋导向片，该螺旋导向片可以改变活性炭在气化裂解炉中的输送方式，延长活性炭在炉体内的停留时间，同时随着气化裂解炉炉体的转动，螺旋导向片不断搅拌活性炭，使得活性炭受热均匀。

再生后的活性炭及解析的有机气体(再生前活性炭中的吸附质为有机物，在高温条件下活性炭中的有机物气化解析出来)进入高效气固分离塔，活性炭进入冷却系统，有机蒸汽通过高效气固分离塔顶部的废气管，与高温热解炉出来的高温烟气汇合后，经过经废热气管，通过裂解炉的夹套引入再燃室与高压氧气混合燃烧，燃烧后高温烟气经尾气管引入余热锅炉换热制备水蒸汽，冷却的烟气进入废气处理系统进行处理，处理后可以直接排入大气。再燃室燃烧后产生的高温烟气经过余热锅炉换热后制备水蒸气供热，使得热能得到高效的利用，避免了资源的浪费。

活性炭输送与夹套内的高温烟气流通方向相反，通过逆流的形式合理的利用高温烟气在气化裂解炉内的热辐射，保证热源得到充分有效的利用。

高效气固分离塔内预埋隔尘挡板及喷淋管，当再生后的活性炭进入分离塔内，隔尘挡板及喷淋管喷出水雾有效阻止了活性炭粉尘进入气化裂解炉的夹套，避免引起再生后的活性炭在高温下自燃。

再生后的活性炭通过位于高效气固分离塔底部的出料口进入冷却系统，冷却系统内的冷却搅龙将经过高温活化后的活性炭迅速冷却至室温。

本活化再生装置的使用方法为：

第一步、启动气化裂解炉传动电机(24)，带动气化裂解炉炉体(12)转动；

第二步、利用工业有机废物、废油脂在高温热解炉(1)内燃烧所产生的高温烟气经废热热管(7)进入汽化裂解炉(12)外夹套(10)经热传导，热辐射等方式使裂解炉内胆(12)的温度升高到300℃-950℃，同时由热电偶测温装置(9)测温。

第三步、启动活性炭进料电机(18)，开启真空进料装置(17)，活性炭进料电机(18)带动进料螺旋(19)将吸附饱和有机物的活性炭送入裂解炉内胆(12)内，通过水蒸汽管(3)通入由预热锅炉(28)产生的水蒸气，对吸附饱和的活性炭进行再生活化，同时定时向活性炭贮槽补充吸附饱和的活性炭原料，裂解炉炉体(12)的转动将带动吸附饱和的活性炭从炉头处向炉尾处输送，使之达到充分的高温干燥、高温脱附、再生活化，再生活化时间控制在0.5到3.5h，干燥、脱附、活化三个阶段一次完成；

当经活化再生的活性炭输送至裂解炉炉尾(8)时，将自动滑入高效气固分离塔(5)内，除尘喷淋管(2)间接喷出水雾，促进气固分离。活化再生后的活性炭由气固分离装置(5)的底部出料口滑入活性炭冷却系统(23)进行冷却，实现连续出料。

本发明有益的技术效果在于：

1、整个活性炭进料、干燥、脱附、活化在汽化裂解炉内一次完成并且可实现自动控制；

2、气化裂解炉内活性炭输送方向与高温烟气方向采用逆向对流方式进行，根据热能利用方式以及温度梯度分布，活性炭的干燥、脱附、活化过程在炉内连续完成，热能利用率高；

3、活性炭吸附性能恢复率为90-150％(以碘及亚甲基蓝吸附值计)；

4、不需要采取其它特殊的密闭条件，直接向气化裂解炉内通入水蒸气等气体，在活性炭活化过程当中作为活化气体，同时作为保护气避免活性炭在再生活化过程中剧烈氧化；

5、在再生活化过程中，活性炭解析出的有机气体与高温烟气混合后进入再燃室燃烧，燃烧后的尾气与余热锅炉进行换热制备水蒸气供热，使得热能得到高效的利用，避免了能源的浪费，并且不会造成二次污染。

6、减少了固体废弃物对环境的污染，并燃烧了一部分对环境有影响的废有机溶剂；

7、气化裂解炉炉内设有螺旋导向片，改变活性炭在气化裂解炉中的输送方式，延长活性炭在炉体内的停留时间，同时随着气化裂解炉炉体的转动，螺旋导向片不断搅拌活性炭，使得活性炭受热均匀；

8、本装置不仅恢复了活性炭的吸附性能，而且放宽了再生吸附饱和活性炭的粒度范围，采用本装置可以对粉末状活性炭、棒状活性炭、以及尺寸小于100mm*100mm*100mm的蜂窝块状活性炭进行活化再生，不局限于颗粒或者粉末状的活性炭；并且对活性炭进行活化，提高了吸附性能。吸附饱和活性炭活化再生过程中所需要的热量是利用燃烧工业有机废液、废油脂来实现的，属于节能、环保、资源再利用的技术领域。

附图说明

图1为鱼鳞片密封条的形状示意图；

图2为本有机吸附饱和活性炭再生装置的结构示意图；

图2中：1:高温热解炉、2:除尘喷淋管、3:水蒸气管、4:冷却水回水管、5:高效气固分离塔、6:废气管、7:废热热管、8:汽化裂解炉炉尾、9:热电偶测温装置、10:汽化裂解炉夹套、11:滚轮、12:气化裂解炉炉体、13:传动齿轮、14:尾气管、15:废热气管、16:再燃室、17:真空进料装置、18:活性炭进料电机、19:进料螺旋、20:汽化裂解炉炉头、21:冷却水管、22:活性炭冷却装置传动电机、23:活性炭冷却搅龙、24:传动电机、25:滚轮底架、26:滚轮装置、27:基础、28:余热锅炉、29:废气处理系统、30:冷却水系统。

具体实施方式

下面结合附图2，对本发明进行具体描述。

高温热解炉1置于气化裂解炉炉尾8的一端，活性炭再生所需热源来自于高温热解炉1内焚烧的工业废有机及废油脂。气固分离装置5、汽化裂解炉炉尾8、再燃室16、真空进料装置17、活性炭进料电机18、汽化裂解炉炉头20、活性炭冷却搅龙23、传动电机24、滚轮底架25、滚轮装置26通过预埋螺栓依次设于基础27之上。

滚轮11设于两个滚轮装置26内，两个滚轮装置26分别设于滚轮底架27之上。气化裂解炉12的炉体的两端分别穿插在汽化裂解炉炉头20和汽化裂解炉炉尾8中间的孔道内，汽化裂解炉12的炉体与汽化裂解炉炉头20和汽化裂解炉炉尾8通过螺栓连接固定完全密封，汽化裂解炉12的炉体从炉头20到炉尾8是由高向低倾斜设于滚轮11里。传动电机24通过汽化裂解炉传动齿轮13与汽化裂解炉12的炉体连接。

气化裂解炉(12)的炉体内壁上设置螺旋导向片31。螺旋导向片31在气化裂解炉12的炉体内胆圆截面上的长度为内胆圆截面直径的0.032～0.48倍；所述螺旋导向片31的厚度分为三段，在从炉头20到炉尾8的前三分之一段区域内；其厚度为其长度的0.1～0.13倍，中间三分之一段区域内，其厚度为其长度的0.5～0.65倍；后端三分之一段区域内，其厚度为其长度的0.8～0.9倍；

废热热管7从高温热解炉1挥发出的高温烟气接至汽化裂解炉炉尾8，通入汽化裂解炉夹套10，连接至气化裂解炉炉头20，经废热气管15，引入再燃室16，废气在再燃室16内与高压氧气混合燃烧后产生的高温烟气经尾气管14通入余热锅炉28内，产生的废气引入废气处理系统29进行处理，处理后可直接排入大气。

各管道连接处均由密封器件进行密封处理。进料螺旋19置于汽化裂解炉炉头20的前端，并伸入裂解炉炉体12内中心处，活性炭进料电机18与进料螺旋19相连接，真空进料装置17设于进料螺旋19的上方，启动活性炭进料电机18以及真空进料装置17便可以实现向气化裂解炉12内连续进料。

高效气固分离塔5与气化裂解炉炉体12相连接，并且通过汽化裂解炉炉尾8整体密封，高效气固分离塔5的下方为活性炭出料口，与活性炭冷却搅龙23相连。当活化再生后的活性炭从汽化裂解炉炉头20输送至炉尾时，自动滑入高效气固分离塔5，实现气固分离，同时除尘喷淋管2进行间隙式喷液避免活性炭粉末从分离器上端溢出。

冷却系统包括相连的冷却装置传动电机22和活性炭冷却搅龙23，以及与活性炭冷却搅龙23出料部位连接的冷却水管21和与活性炭冷却搅龙23进料部分连接的冷却回水管4；所述冷却水管21与冷却水回水管4分别连接高效气固分离塔5，并通入冷却水系统30。

活化再生后的活性炭通过高效气固分离塔5的下端进入活性炭冷却搅龙23，活性炭在活性炭冷却搅龙23中通过传动电机的带动下实现连续出料，分离之后的废气经高效气固分离塔5上方的废气管6通入汽化裂解炉炉尾8。冷却水管21与冷却水回水管4分别连接高效气固分离塔5以及活性炭冷却装置23，并通入冷却水系统30。从蒸汽锅炉28提供的蒸汽源接入的水蒸气管3通过气固分离装置5伸至汽化裂解炉炉体12内，除粉尘喷淋管2伸入高效气固分离塔5内。

活性炭进料电机18、传动电机24、活性炭冷却传动电机22以及热电偶测温装置9分别通过导线接入控制室内，各管道均安装控制阀门，便于多路控制，从而实现整套装置的控制系统的自动化。活性炭产品从出料口出料后，经打包入库，脱附的烟气进入再燃室16完全燃烧后高温烟气与余热锅炉28换热制备水蒸气供热，冷却后的烟气经废气处理系统处理29之后，直接排入大气。

具体的操作方法为：

1、在高温热解炉1内焚烧工业废有机溶液及废油脂产生的大量高温烟气经废热热管7进入汽化裂解炉12的炉体外的夹套10，夹套10经过短时间的加热后经热传导，热辐射等方式使气化裂解炉内胆温度升高到300℃-950℃。气化裂解炉炉尾8的温度达到950℃。

2、启动活性炭进料电机24，开启真空进料泵17，活性炭进料电机18带动进料螺旋19将吸附饱和的活性炭送入气化裂解炉12的内胆里，对吸附饱和的活性炭进行再生活化，同时定时向活性炭贮槽补充吸附饱和的活性炭原料，汽化裂解炉12的炉体转动将带动吸附饱和的活性炭从炉头处向炉尾输送，使之达到充分的高温干燥、高温脱附、再生活化，在再生活化阶段通入水蒸气蚀刻活性炭内孔道结构，达到提高活性炭吸附性能目的。饱和活性炭在炉头20的100-150℃区域进行加热干燥，干燥时间由裂解炉转速决定。干燥后的饱和活性炭经过炉体内的螺旋导向片输送至500-700℃区域进行解析脱附，解析脱附时间由裂解炉转速控制。解析脱附后的活性炭经过螺旋导向片输送至800-950℃区域进行活化，同时通过气固分离塔中预埋管道喷入水蒸气作为活化及保护气体，达到提高其吸附性能的目的。整个再生活化时间控制在0.5h-3.5h，干燥、脱附、活化三个阶段一次完成；再生后的活性炭碘吸附值达到900-1100mg/g，亚甲蓝吸附值达到150-300mg/g。

3、当经活化再生的活性炭输送至汽化裂解炉炉尾8后自动滑入高效气固分离塔5内，开启除尘喷淋器2间断喷出水雾，促进气固分离。活化再生后的活性炭由高效气固分离塔5的底部出料口进入冷却搅龙23，冷却后的活性炭由活性炭冷却装置的传动结构输送，实现连续出料。

在活性炭活化再生的过程中，汽化裂解炉的转速、饱和活性炭进料量和燃料油燃烧指导数据由预埋热电偶测温转置9控制，当汽化裂解炉内温度低于工艺要求温度下限，必须增加燃料油的燃烧量，降低汽化裂解炉的转动速度及减少吸附饱和活性炭原料的投加量来提高炉体的运行温度，从而达到工艺要求所设定的温度；反之，当气化裂解炉12内的温度超过工艺要求所设定的温度时，通过减少燃料油的燃烧量，同时增加吸附饱和的活性炭原料的投加量，加快气化裂解炉炉体12的转动速度，以达到工艺要求所设定的温度。

在高温热解炉1旁设有可以进行燃烧煤气、柴油、焦炭、煤等作为补充能源的热源装置，如有机废物不够，可以通过燃烧煤气、柴油、焦炭、煤等作为补充能源来获得足够的热量。采用本装置可以对粉末状活性炭、棒状活性炭、以及尺寸小于100mm*100mm*100mm的蜂窝块状活性炭进行活化再生，不局限于颗粒或者粉末状的活性炭；并且对活性炭进行活化，提高了吸附性能。

总之，本发明利用燃烧由工业废有机及废油脂来得到再生活性炭的热源，不但有效处理了有机废物，而且充分利用了热能，减少了能源的消耗，节省了生产运行成本。工业废有机溶液、废油脂经燃烧后，所产生的废气及活性炭脱附的有机蒸汽经过再燃室与高压氧气混合完全燃烧后产生的尾气经过废气处理系统的处理之后，排入大气中，又减少了对环境的二次污染。本发明装置较为简单、新颖、运行可靠，操作方便、劳动强度小，易损件少，工艺先进实用，是活化再生有机吸附质饱和活性炭的又一次飞跃。

Claims (6)

1.一种有机吸附饱和活性炭再生装置，包括高温热解炉(1)和气化裂解炉(12)；

所述气化裂解炉(12)是一个圆柱形空心转炉，从炉头(20)到炉尾(8)由高向低倾斜设于滚轮装置(26)里；所述滚轮装置(26)包括滚轮(11)以及滚轮底架(25)；所述气化裂解炉(12)通过传动齿轮(13)与传动电机(24)连接；所述炉头(20)、炉尾(8)、滚轮装置(26)以及传动电机(24)依次设置于基础(27)上；

其特征在于：

所述气化裂解炉(12)的炉体内壁上设置螺旋导向片(31)；所述气化裂解炉(12)外壳包有一层从炉头(20)联通到炉尾(8)的供气体流动的密封夹套(10)；所述高温热解炉(1)内部燃烧工业废有机、废油脂热源得到的高温烟气通过其端部的废热热管(7)通入密封夹套(10)内；

所述气化裂解炉(12)的炉尾(8)接入高效气固分离塔(5)，并与其整体密封；

所述有机吸附饱和活性炭再生装置还包括依次由管道连接的再燃室(16)、余热锅炉(28)以及废气处理系统(29)；

所述余热锅炉(28)制备得到的水蒸气通过水蒸气管(3)连接入高效气固分离塔(5)内，并且直通入炉尾(8)内；所述高效气固分离塔(5)内还设置有除粉尘喷淋管(2)。

2.根据权利要求1所述的有机吸附饱和活性炭再生装置，其特征在于：

所述废热热管(7)和密封夹套(10)的连接位置为气化裂解炉(12)的炉尾(8)；所述密封夹套(10)在炉头(20)上连出一根废热气管(15)，接入再燃炉(16)；再燃室(16)顶部连接一根尾气管(14)引入余热锅炉(28)，余热锅炉(28)与废气处理系统(29)通过管道相连。

3.根据权利要求1所述的有机吸附饱和活性炭再生装置，其特征在于：

所述气化裂解炉(12)的炉头(20)前端设置有进料螺旋(19)，所述进料螺旋(19)伸入气化裂解炉(12)炉体内中心处；所述进料螺旋(19)外部连接活性炭进料电机(18)，所述进料螺旋(19)的外部上方设置真空进料装置(17)。

4.根据权利要求1所述的有机吸附饱和活性炭再生装置，其特征在于：

所述高效气固分离塔(5)顶部连出一根废气管(6)通入汽化裂解炉炉尾(8)；所述高效气固分离塔(5)底部为再生后的活性炭出料口。

5.根据权利要求1所述的有机吸附饱和活性炭再生装置，其特征在于：

所述有机吸附饱和活性炭再生装置还包括冷却系统；所述冷却系统位于所述高效气固分离塔(5)底部出料口下方；

所述冷却系统包括相连的冷却装置传动电机(22)和活性炭冷却搅龙(23)，以及与活性炭冷却搅龙(23)出料部位连接的冷却水管(21)和与活性炭冷却搅龙(23)进料部分连接的冷却回水管(4)；所述冷却水管(21)与冷却水回水管(4)分别连接高效气固分离塔(5)，并通入冷却水系统(30)。

6.根据权利要求1所述的有机吸附饱和活性炭再生装置，其特征在于：

所述螺旋导向片(31)在气化裂解炉(12)的炉体内胆圆截面上的长度为内胆圆截面直径的0.032～0.48倍；所述螺旋导向片(31)的厚度分为三段，在从炉头(20)到炉尾(8)的前三分之一段区域内；其厚度为其长度的0.1～0.13倍，中间三分之一段区域内，其厚度为其长度的0.5～0.65倍；后端三分之一段区域内，其厚度为其长度的0.8～0.9倍。