CN106215914A - 一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，包括炉体、螺旋输送机、燃气燃烧器、热解气燃烧器、烟尘处理装置；炉体中均匀布置了若干支燃气燃烧器和热解气燃烧器；炉体自上而下由预热室、炭化室和活化室组成，之间均设置有隔热层；炉体内自上而下均匀布置有若干台螺旋输送机，螺旋输送机的料槽通过连接管道构成弓形结构送料槽；螺旋输送机上均设置有链轮，并通过链条依次连接在一起，通过电机带动而转动，从而使上下临近的两台螺旋输送机送料方向相反，使活性炭在预热室、炭化室和活化室中形成流态；本发明是一种操作简单易行、再生能耗低、再生效率高、活性炭损失小、再生后吸附能力强且无二次污染的活性炭再生的再生炉。

Description

一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉

技术领域

本发明属于工业设备及工艺技术领域，涉及一种粉末活性炭再生炉，具体涉及一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉。

背景技术

粉末活性炭（Activated Carbon，AC）是一种孔隙结构非常发达、比表面积极大、无毒无味的吸附材料，对分子吸附能力很强，已作为吸附脱色剂广泛应用于医药、化工、轻工、食品、环保等众多领域。在环保方面，活性炭吸附广泛应用于污染水源净化和城市污水、工业废水的深度处理，是处理有机废水的重要手段之一。

粉末活性炭制造成本较高，废弃饱和活性炭不仅造成资源浪费，还会引起二次环境污染，因此，从经济和环保的角度考虑，使活性炭有效再生、提高活性炭利用效率具有重要意义。

活性炭再生是指在不破坏活性炭原有结构的前提下，用物理或化学方法去除吸附于活性炭微孔的吸附质，恢复其吸附性能的过程。活性炭再生方法可分为两类，一是引入物质或能量使吸附质分子与活性炭之间的作用力减弱或消失使吸附质脱附；二是依靠热分解或氧化还原反应破坏吸附质结构而达到除去吸附质的目的。活性炭再生方法主要有热再生、化学药品再生、电化学再生、光催化再生、催化湿式氧化再生、超临界流体再生、生物再生、微波加热再生等，其中热再生法效果最佳，几乎可以分解所有吸附的有机物。目前国内外有多种热再生方法及装置，但仍存在不足之处：炭损失率较大，在5%~16%之间；再生后吸附能力会有明显下降；再生时产生的尾气会对环境造成二次污染；能耗较高，整体运行成本较高，经济效益低。

有科学研究显示：采用浸渍法制备CuO/Al₂O₃催化剂，在高压反应釜中对吸附饱和的活性炭进行多相催化氧化，使活性炭得以再生，并氧化分解被脱附析出的有机物。在温度210-260℃、氧分压0.5-0.6MPa、反应时间1-2h的条件下，活性炭再生效率可达到45-55%，结果表明该方法可有效再生活性炭，同时还可以通过调节反应温度和反应时间等因素对再生效率进行更一步的提升。

目前，有利用电热丝加热进行粉末活性炭再生的电转炉装置，有利用燃气辐射管加热进行粉末活性炭再生的转炉装置。

现有的粉末活性炭再生的装置存在以下不足：

（1）电加热活性炭再生炉使用电能，能源成本高；

（2）燃气辐射管加热活性炭再生炉使用天然气，能源成本较低，但是燃气辐射管加热是一种间接加热方式，天然气燃烧释放的热量首先加热辐射管，辐射管温度升高，然后辐射管把热量辐射传递到物料管，物料管温度也升高，继而加热物料管内移动的粉末活性炭。燃气辐射管加热活性炭再生炉采用的自身预热式烧嘴和耐高温合金辐射管，其造价较高，此外，粉末活性炭再生过程中产生的可燃热解尾气，其净化处理还另需一台废气焚烧炉；

（3）原弓形送料槽结构，其零部件更换不易，维护性不好。

发明内容

针对现有装置中存在的不足，本发明提供了一种能耗成本低，一台设备实现粉末活性炭催化氧化预处理、粉末活性炭热再生、焚烧可燃热解尾气等三种功能，系统造价低，再生效率高、粉末活性炭再生后吸附能力强且无二次污染，实现一次性大批量连续再生，维护性好的新型再生炉。

本发明所采用的技术方案是：一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，包括炉体、螺旋输送机、燃气燃烧器、热解气燃烧器、烟尘处理装置；所述炉体中均匀布置了若干支燃气燃烧器和热解气燃烧器；其特征在于：所述炉体自上而下由预热室、炭化室和活化室组成；所述预热室、炭化室和活化室之间均设置有隔热层；所述预热室、炭化室和活化室内自上而下均匀布置有若干台螺旋输送机，螺旋输送机的料槽通过连接管道构成弓形结构送料槽；所述螺旋输送机上均设置有链轮，并通过链条依次连接在一起，然后通过电机带动而转动，从而使上下临近的两台螺旋输送机送料方向相反，使活性炭在所述预热室、炭化室和活化室中形成流态；所述炉体侧面均匀布置安装若干个温度探头，用于对炉体内温度的实时监控，且温度探头直接与外部控制系统的PLC连接，形成对炉体温度的自动控制，用于精确控制所述预热室、炭化室和活化室内的温度；所述预热室内的螺旋输送机配置有进气口；所述炉体上部设置有烟气出口、进料口、下部设置有出料口，并通过排气管与烟尘处理装置连接；需要再生的活性炭通过进料口输入炉体中，自上而下顺序经过所述螺旋输送机后通过出料口排出；再生过程中产生的热解气体由排气管进入烟尘处理装置，净化除尘后一部分热解气返回流烟尘处理装置，当流化风用，另一部分热解气经热解气燃烧器，在炉体中燃烧，而后热烟气经烟气出口排出。

作为优选，设置在预热室内的螺旋输送机管道内表面均匀喷涂了CuO/Al₂O₃催化剂涂层。

作为优选，设置在活化室内的螺旋输送机管道表面设置有多个喷淋头；所述喷淋头与外界水源连接，用于活化处理中的水蒸气补给。

作为优选，所述螺旋输送机的料槽由内套管、插口外套管和承口外套管组成，所述内套管左右两边分别套设有插口外套管和承口外套管，上下临近的两台螺旋输送机的料槽采用上下承插结构连接，即上面一台螺旋输送机料槽的插口外套管与下面一台螺旋输送机料槽的承口外套管承插连接。

作为优选，所述内套管与插口外套管、承口外套管轴向承插连接处，插口外套管和承口外套管上下承插连接处的缝隙均填充有耐火纤维。

作为优选，所述烟尘处理装置包括一级喷淋器、流化床三相除尘器、喷淋进水管、喷淋出气管、水箱；所述螺旋输送机均通过排气管与一级喷淋器连通；所述一级喷淋上部通过导管与所述流化床三相除尘器下部连通；所述流化床三相除尘器上部设置有除雾器、喷淋出气管；所述喷淋出气管通过热解气风机将净化除尘后的热解气一部分送入所述流化床三相除尘器，当流化风用，另一部分送入所述热解气燃烧器，在炉体中燃烧；所述一级喷淋、流化床三相除尘器上端分别通过导管与所述喷淋进水管连接，下端均伸入所述的水箱内部液面下，确保烟尘处理装置有效除尘。

作为优选，所述炉体内壁由里而外均安装有耐火材料、保温材料。

作为优选，所述炉体还配置有底座。

作为优选，所述进料口、出料口分别配置有进料装置和出料装置。

与传统一般的粉末活性炭再生炉、利用电热丝加热进行粉末活性炭再生的电转炉、以及利用燃气辐射管加热进行粉末活性炭再生的转炉相比，本发明的有益成果是：能耗成本低，一台设备实现粉末活性炭催化氧化预处理、粉末活性炭热再生、焚烧可燃热解尾气等三种功能，系统造价低，再生效率高，粉末活性炭再生后吸附能力强且无二次污染，实现一次性大批量连续再生，设备维护性好，显著提高了经济效益。

附图说明

图1：本发明实施例的外部结构图。

图2：本发明实施例的内部结构图。

图3：本发明实施例的剖视图。

图4：本发明实施例的弓形结构送料槽结构图。

具体实施方式

下面结合参考附图进一步描述本技术方案，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，但该描述仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请见图1、图2、图3、图4，本发明提供的一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，包括炉体1、底座2、进料口3、螺旋输送机4、燃气燃烧器5、热解气燃烧器6、出料口7、保温材料8、耐火材料9、排气管10、一级喷淋器11、流化床三相除尘器12、喷淋进水管13、喷淋出气管14、水箱15、热解气风机16、温度探头17、进料装置18、出料装置19、进气口26、CuO/Al₂O₃催化剂涂层27、喷淋头28、隔热层29；炉体1中均匀布置了5支平焰燃气燃烧器5和6支长焰热解气燃烧器6；炉体1安装在底座2上，其内壁由里而外均安装有耐火材料9、保温材料8；所述炉体1自上而下由预热室、炭化室和活化室组成；预热室、炭化室和活化室之间均设置有隔热层29；炉体1中自上而下均匀平行布置了5台螺旋输送机4，其中1台位于预热室内，2台位于炭化室内，2台位于活化室内；螺旋输送机4的料槽通过连接管道构成弓形结构送料槽；螺旋输送机4的料槽由内套管23、插口外套管24和承口外套管25组成，内套管23左右两边分别套设有插口外套管24和承口外套管25，上下临近的两台螺旋输送机4的料槽采用上下承插结构连接，即上面一台螺旋输送机4料槽的插口外套管24与下面一台螺旋输送机4料槽的承口外套管25承插连接；内套管23与插口外套管24、承口外套管25轴向承插连接处，插口外套管24和承口外套管25上下承插连接处的缝隙均填充有耐火纤维；每台螺旋输送机4上均设置有链轮21，并通过链条依次连接在一起，然后通过安装在底座2下面的电机20带动而转动，从而使上下临近的两台螺旋输送机4送料方向相反，使活性炭在炉体1中形成流态。

预热室内的螺旋输送机4的管道内表面均匀喷涂CuO/Al₂O₃催化剂涂层27，预热室内的螺旋输送机4配置有进气口26，氧分压为0.6MPa，用于催化氧化反应中氧气的供给；炉体1侧面均匀布置安装了四组、共8支温度探头17，用于对炉体1内温度的实时监控，且温度探头直接与控制系统的PLC连接，形成自动控制，用于精确控制预热室、炭化室和活化室内的温度范围。

炉体1上部设置有一个烟气出口22、一个进料口3、下部设置有一个出料口7、并通过排气管10与烟尘处理装置连接；饱和粉末活性炭首先由进料口3进入预热室内的螺旋输送机4，经过带有CuO/Al₂O₃催化剂涂层27的管道，部分有机物被氧化分解并脱附析出，之后依次进入炭化室和活化室内的螺旋输送机4进行热再生处理；其中活化室内的螺旋输送机4表面设置共10个喷淋头28，用于活化工艺的水蒸气补给。

烟尘处理装置包括排气管10、一级喷淋器11、流化床三相除尘器12、喷淋进水管13、喷淋出气管14、水箱15和热解气风机16；5台螺旋输送机4均通过排气管10与一级喷淋器11连通；一级喷淋器11上部通过导管与流化床三相除尘器12下部连通；流化床三相除尘器12上部设置有除雾器、喷淋出气管14；喷淋出气管14连接热解气风机16和热解气燃烧器6；一级喷淋器11、流化床三相除尘器12上端分别通过导管与喷淋进水管13连接，下端均伸入水箱15内部液面下，确保烟尘处理装置有效除尘；需要再生的活性炭通过进料装置18、进料口3输入炉体1中，自上而下顺序经过螺旋输送机4后通过出料口7、出料装置19排出；再生过程中产生的热解气体由排气管10进入烟尘处理装置，净化除尘后一部分热解气返回流化床三相除尘器12，当流化风用，另一部分热解气经热解气燃烧器6，在炉体1中燃烧，而后热烟气经烟气出口22排出进入下一道工艺流程。

本实施例的预热室内主要用于粉末活性炭的脱水烘干以及催化氧化反应，温度控制在230-250℃；炭化室温度控制在700-850℃，炭化是生产活性炭的重要工序之一，炭化质量好坏直接影响下一步活化的操作以及最终产品的质量。粉末活性炭的炭化，是指在控制温度条件下，物料中低分子物质的挥发、热分解和固化的过程；活化室温度控制在650-700℃，活化室以喷淋水的形式补入水蒸气，用于进行粉末活性炭的活化再生，活化工序是活性炭生产过程中最关键的工序，它直接影响到活性炭产品的性能、成本和质量，活化温度是决定活性炭孔隙结构形成速度的主要因素之一。本发明通过预段、炭化、活化处理，活性炭可以完全恢复到初始的吸附性能。

尽管本说明书较多地使用了炉体1、底座2、进料口3、螺旋输送机4、燃气燃烧器5、热解气燃烧器6、出料口7、保温材料8、耐火材料9、排气管10、一级喷淋器11、流化床三相除尘器12、喷淋进水管13、喷淋出气管14、水箱15、热解气风机16、温度探头17、进料装置18、出料装置19、电机20、链轮21、烟气出口22、内套管23、插口外套管24、承口外套管25、进气口26、CuO/Al₂O₃催化剂涂层27、喷淋头28、隔热层29等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，包括炉体（1）、螺旋输送机（4）、燃气燃烧器（5）、热解气燃烧器（6）、烟尘处理装置；所述炉体（1）中均匀布置了若干支燃气燃烧器（5）和热解气燃烧器（6）；其特征在于：

所述炉体（1）自上而下由预热室、炭化室和活化室组成；所述预热室、炭化室和活化室之间均设置有隔热层（29）；

所述预热室、炭化室和活化室内自上而下均匀布置有若干台螺旋输送机（4），螺旋输送机（4）的料槽通过连接管道构成弓形结构送料槽；所述螺旋输送机（4）上均设置有链轮（21），并通过链条依次连接在一起，然后通过电机（20）带动而转动，从而使上下临近的两台螺旋输送机（4）送料方向相反，使活性炭在所述预热室、炭化室和活化室中形成流态；

所述炉体（1）侧面均匀布置安装若干个温度探头（17），用于对炉体（1）内温度的实时监控，且温度探头（17）直接与外部控制系统的PLC连接，形成对炉体温度的自动控制，用于精确控制所述预热室、炭化室和活化室内的温度；

所述预热室内的螺旋输送机（4）配置有进气口（26）；所述炉体（1）上部设置有烟气出口（22）、进料口（3）、下部设置有出料口（7），并通过排气管（10）与烟尘处理装置连接；需要再生的活性炭通过进料口（3）输入炉体（1）中，自上而下顺序经过所述螺旋输送机（4）后通过出料口（7）排出；再生过程中产生的热解气体由排气管（10）进入烟尘处理装置，净化除尘后一部分热解气返回流烟尘处理装置，当流化风用，另一部分热解气经热解气燃烧器（6），在炉体（1）中燃烧，而后热烟气经烟气出口（22）排出。

2.根据权利要求1所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：设置在预热室内的螺旋输送机（4）管道内表面均匀喷涂了CuO/Al₂O₃催化剂涂层（27）。

3.根据权利要求1所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：设置在活化室内的螺旋输送机（4）管道表面设置有多个喷淋头（28）；所述喷淋头（28）与外界水源连接，用于活化处理中的水蒸气补给。

4.根据权利要求1所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：所述螺旋输送机（4）的料槽由内套管（23）、插口外套管（24）和承口外套管（25）组成，所述内套管（23）左右两边分别套设有插口外套管（24）和承口外套管（25），上下临近的两台螺旋输送机（4）的料槽采用上下承插结构连接，即上面一台螺旋输送机（4）料槽的插口外套管（24）与下面一台螺旋输送机（4）料槽的承口外套管（25）承插连接。

5.根据权利要求4所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：所述内套管（23）与插口外套管（24）、承口外套管（25）轴向承插连接处，插口外套管（24）和承口外套管（25）上下承插连接处的缝隙均填充有耐火纤维。

6.根据权利要求1所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：所述烟尘处理装置包括一级喷淋器（11）、流化床三相除尘器（12）、喷淋进水管（13）、喷淋出气管（14）、水箱（15）；所述螺旋输送机（4）均通过排气管（10）与一级喷淋器（11）连通；所述一级喷淋（11）上部通过导管与所述流化床三相除尘器（12）下部连通；所述流化床三相除尘器（12）上部设置有除雾器、喷淋出气管（14）；所述喷淋出气管（14）通过热解气风机（16）将净化除尘后的热解气一部分送入所述流化床三相除尘器（12），当流化风用，另一部分送入所述热解气燃烧器（6），在炉体（1）中燃烧；所述一级喷淋（11）、流化床三相除尘器（12）上端分别通过导管与所述喷淋进水管（13）连接，下端均伸入所述的水箱（15）内部液面下，确保烟尘处理装置有效除尘。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：所述炉体（1）内壁由里而外均安装有耐火材料（9）、保温材料（8）。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：所述炉体（1）还配置有底座（2）。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的采用催化氧化法进行预处理的粉末活性炭再生炉，其特征在于：所述进料口（3）、出料口（7）分别配置有进料装置（18）和出料装置（19）。