CN110882681A - 一种废粉状活性炭连续化再生方法与系统装备 - Google Patents
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Abstract
一种废粉状活性炭的连续化再生方法，包括利用焚烧高温尾气与废活性炭逆向流动间接传导加热干燥、用废活性炭干燥产生的蒸汽尾气过热蒸汽流化再生活性炭，及高温旋风子与高温陶瓷膜分离回收再生活性炭、用热风助燃焚烧再生尾气中的有机污染成分、用高温焚烧尾气间接传导加热废活性炭干燥、干燥产生的水蒸汽、再生助燃用的热风、焚烧助燃用的热风、气流输送废炭用的热风及急冷锅炉的尾气急冷，本再生方法，用高温尾气干燥废活性炭、加热热风、过热蒸汽，用干燥废活性炭的蒸汽再生活性炭，直接从高温尾气中分离出再生活性炭，解决了废活性炭再生的热源与二次污染问题。
Description
一、背景技术
粉状活性炭在吸附过程中，吸附了目标物质，同时也吸附了一些其它物质，甚至一些有毒的物质，吸附饱和的废活性炭，在干燥，再生时这些被吸附物质会解吸出，或分解，特别是含有机氯、氯化物的废活性炭在还原性气氛中再生，再生尾气慢慢从800℃冷却至150℃以下，很有可能低温合成极毒的二噁英，严重污染环境，所以，它属于危险固体废物，在再生过程要严格防止产生尾气二次污染；废粉状活性炭几乎都是在液相中使用后的废物，用后的废炭含有50-80％的水分，再生前须加以干燥，干燥需要消耗大量热能，同时也产生大量水蒸汽，废活性炭再生时也需要一定热能。现有废粉状活性炭的流态化再生方法：CN0510635537.x，一种粉状活性炭的再生自动化生产线、CN0110458803.8，木质粉状活性炭再生生产线、CN0610278455，一种活性炭生产设备、CN201720847466，4，一种快速气流活化炉活性炭再生设备、CN201710569309，6一种快速气流活化炉活性炭再生设备、CN201810312526，1，木质粉状活性炭再生生产线，都提出各自废粉状活性炭再生的技术方案，都为流态化法，技术已经比较成熟，但是，它们也都没有考虑废粉状活性炭干燥产生的水蒸汽的回收利用，也没有将再生产生热能用于废活性炭的干燥与再生，更没考虑再生产生尾气二次污染的处理问题，特别是尾气低温合成极毒的二噁英的处理问题。现在有个别技术方案，采用尾气焚烧措施，可以分解二噁英，是将废粉状活性炭再生尾气冷却至100℃左右，回收活性炭后，再外加热能升温至1100℃以上，进行焚烧，高温分解二噁英，这种技术方案，消耗热能比较多，再生成本也比较高。
二、发明目的
为了彻底消除现有废粉状活性炭的再生方法所存在废炭干燥、再生产生尾气的二次污染与废粉状活性炭的干燥、再生所消耗大量热能问题，提出一种充分回收利用废粉状活性炭再生与再生尾气焚烧产生的热能，用作废炭干燥、再生的热源，同时消除废粉状活性炭干燥、再生尾气污染问题的废粉状活性炭连续化再生方法与系统装备。
三、发明内容
公开一种废粉状活性炭的连续化再生方法，其特征为：包括废粉状活性炭连续化干燥、再生、再生尾气焚烧、焚烧尾气急冷4个步骤，其中，所述废粉状活性炭干燥步骤，与所述焚烧尾气急冷步骤相结合，利用焚烧高温尾气与废活性炭逆向流动间接传导加热干燥及干燥产生水蒸汽过热，并机械搅拌使结块的废粉状活性炭粉化；所述废粉状活性炭的再生步骤：干燥的废粉状活性炭用焚烧尾气间接传导加热的热风气流输送，经风选除砂，喷入再生炉，用废粉状活性炭干燥产生的水蒸汽尾气经焚烧尾气间接传导加热成过热蒸汽喷入再生炉作为活性炭再生活化剂与流化介质，并且在再生活性炭的同时也烧失蒸汽尾气自身所含的有机污染成分，用再生尾气焚烧气间接传导加热的热风助燃，调控再生气氛为缺氧，一氧化碳、氢气与甲烷过剩状态，温度为750-1200℃，再生产生的高温尾气经高温多管旋风子除尘器与高温陶瓷膜除尘器分离回收再生活性炭；所述再生尾气焚烧步骤：将回收再生活性炭后，温度为750-1200℃的再生尾气直接导入焚烧系统，用焚烧尾气间接传导加热的热风助燃，维持过氧1-3％的氧化气氛，燃烧其中所剩余的一氧化碳、氢气与甲烷，释放潜热，调控温度1000-1300℃，停留3-5s，彻底烧除二噁英及其它有机污染物；所述焚烧尾气急冷步骤：焚烧尾气在0.5s内与废粉状活性炭、水蒸汽及冷风逆向流过急冷系统，间接传导加热废粉状活性炭干燥、废炭干燥产生水蒸汽、再生助燃用的热风、焚烧助燃用的热风、气流输送废粉状活性炭用的热风、急冷锅炉蒸汽及急冷锅炉，回收其中的显热，温度从1000-1300℃急冷至150℃以下，防止二噁英重新合成；整个废粉状活性炭连续化干燥、再生、再生尾气焚烧、焚烧尾气急冷系统都调控在微负压状态。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
附图说明：
附图1、一种废粉状活性炭连续化再生方法的流程示意图。
图中标记：
粗黑色箭头表示废粉状活性炭物料及其再生尾气流动方向。
标注，1、焚烧尾气；2、再生助燃风；3、急冷锅炉进水；4、干废炭气流输送风；5、湿废活性炭进料；6、焚烧助燃风；7、急冷系统(其中包括废活性炭干燥、再生助燃风加热、焚烧助燃风加热、废炭干燥蒸汽过热、急冷锅炉蒸汽过热、废炭气流输送风加热、急冷锅炉装置)；8、高温焚烧尾气；9、焚烧助燃热风；10、焚烧系统；11、再生系统；12、再生助燃热风；13、急冷锅炉过热蒸汽；14、干废活性炭气流输送热风A；15、干废活性炭气流输送热风B；16、废活性炭风选除沙；17、干废活性炭；18、废活性炭干燥产生的过热蒸汽；19、再生活性炭及尾气；20、多管旋风子与陶瓷膜分离再生活性炭；21、活性炭再生尾气；22、再生活性炭。
以下，详细说明废粉状活性炭连续化再生方法：包括废粉状活性炭连续化干燥、再生、再生尾气焚烧与焚烧尾气急冷4个步骤，所述废粉状活性炭干燥步骤：废粉状活性炭干燥步骤与焚烧尾气急冷步骤(7)相结合，利用废粉状活性炭再生尾气焚烧气(8)为热源与废粉状活性炭(5)逆向流动，间接传导加热干燥，使含水率降低至15％以下，并机械搅拌使结块的废粉状活性炭粉化成干燥废粉状活性炭(17)；所述废粉状活性炭的再生步骤(11)：干燥的废粉状活性炭(17)，用焚烧尾气(8)间接传导加热后的热风A(14)气流输送，经风选除砂(16)、由焚烧尾气间接传导加热后的热风B(15)喷入流态化再生系统(11)，用废粉状活性炭干燥产生的水蒸汽尾气经焚烧尾气间接传导加热后的过热蒸汽(18)喷入再生炉作为再生活化剂与流化介质，用再生尾气焚烧气间接传导加热的热风(12)助燃，调控废活性炭再生气氛为缺氧，一氧化碳、氢气与甲烷过剩的还原气氛，温度为750-1200℃，在流态化中再生活性炭，并且在再生活性炭的同时，也烧除水蒸汽尾气中自身所含的有机污染成分，如废炭干燥产生的挥发性有机物与异味，再生产生的高温尾气经高温多管旋风子与陶瓷膜分离器(20)，回收再生活性炭(22)；所述再生尾气焚烧步骤(10)，回收再生活性炭后，温度为700-1200℃的再生尾气(21)导入焚烧系统(10)，用焚烧尾气间接传导加热的热风(9)助燃，维持过氧1-3％的氧化气氛，燃烧其中过剩的一氧化碳、氢气与甲烷，释放潜热，温度达1000-1300℃，在燃烧中停留3-5s，彻底烧除二噁英及一切有机污染物；所述焚烧尾气急冷步骤(7)：焚烧尾气(8)在0.5s内流过急冷系统(7)，间接传导加热废粉状活性炭干燥、干燥产生的水蒸汽尾气过热(18)、再生助燃用的热风(12)、焚烧助燃用的热风(9)、气流输送干燥废炭用的热风A(14)及急冷锅炉(安置在急冷系统之中，见图2)，回收其中的显热，温度从1000-1300℃急冷至150℃以下，防止二噁英重新合成，而后排空。
一种废粉状活性炭连续化再生方法，废粉状活性炭的提升、贮存、进料，再生活性炭冷却、出料、包装；各种冷风的鼓风及风量、风压调控；焚烧冷却尾气的引风与气囱排放都照常法设计，整个废粉状活性炭连续化再生系统调控为微负压0-15mm水柱。
为了实施上述一种废粉状活性炭的连续化再生方法，设计了其系统装备，其特征为：包括干燥系统装置、再生系统装置、再生尾气焚烧系统装置、焚烧尾气急冷系统装置，其中，所述干燥系统装置为卧式热传导式搅拌干燥器，器壁带夹套，器内装有中空搅拌器，干燥器一端设有废粉状活性炭进口、干燥产生水蒸汽出口，夹套与中空搅拌器接有冷却焚烧尾气出口，另一端设有干燥废粉状活性炭出口，夹套与中空搅拌器都接有高温焚烧尾气进口；所述废粉状活性炭的再生系统装置：为圆筒型流态化再生炉，再生炉一端设有废粉状活性炭喷入口、过热蒸汽喷入口、助燃热风喷入口，另一端设有再生活性炭与再生尾气排出口，并依次连接高温多管旋风子除尘器，高温陶瓷膜除尘器，用于分离回收再生活性炭；所述再生尾气焚烧系统装置，为有机挥发物废气焚烧炉，焚烧炉一端设有再生尾气喷入口与焚烧助燃热风喷入口，另一端设有焚烧尾气排出口；所述焚烧尾气急冷系统装置：由废粉状活性炭干燥器、废粉状活性炭气流输送热风加热器、再生助燃热风加热器、焚烧助燃热风加热器、干燥产生蒸汽过热器、急冷锅炉蒸汽过热器、急冷锅炉集合组成，焚烧尾气急冷系统装置低温端，设有冷却焚烧尾气出口，并连接引风机及气囱，废粉状活性炭干燥器设有废粉状活性炭双螺旋加料器、料仓及提升机，废粉状活性炭气流输送热风加热器、再生助燃热风加热器、焚烧助燃热风加热器各设有进风鼓风机及调风阀，蒸汽过热器接有进汽管及阀门，急冷锅炉设有自动进水阀与水位控制器，急冷系统装置高温端设有高温焚烧尾气进口，废粉状活性炭干燥器设有干燥粉状活性炭排出口及星形出料阀，废粉状活性炭气流输送热风加热器、再生助燃热风加热器、焚烧助燃热风加热器各设有热风出口，蒸汽过热器设有过热蒸汽出口，急冷锅炉设有蒸汽管及安全阀；
所述再生助燃热风加热器出口，通过再生助燃热风管，与再生炉助燃热风喷入口连接；急冷锅炉蒸汽过热器蒸汽出口，通过急冷锅炉过热蒸汽管，与再生炉过热蒸汽喷入口连接；干废粉状活性炭气流输送热风出口，通过干燥废粉状活性炭气流输送热风管A，与废粉状活性炭风选除砂器连接；废粉状活性炭风选除砂器出口，通过干燥废粉状活性炭气流输送热风管B，与再生炉废活性炭喷入口连接；所述废粉状活性炭干燥产生的蒸汽过热器出口，通过过热蒸汽管，与再生炉过热蒸汽喷入口连接；所述高温多管旋风子除尘器、高温陶瓷膜除尘器下底接星形出料阀；高温陶瓷膜除尘器顶上，通过再生尾气管，接至再生尾气焚烧系统装置喷入口；所述焚烧助燃风加热器出口，通过焚烧助燃热风管，接至焚烧装置助燃热风喷入口；所述高温焚烧尾气出口，通过高温焚烧尾气管，接至高温焚烧尾气急冷系统装置进口。
废粉状活性炭连续化干燥系统装置、再生系统装置、尾气焚烧系统装置与焚烧尾气急冷系统装置，以及再生助燃热风加热器、干废炭气流输送热风加热器、焚烧助燃热风加热器均设有微压力传感器与显示器(图中未画出)。以下，结合附图对本发明系统装备作进一步说明。
附图说明：
附图2、一种废粉状活性炭连续化再生系统装备的流程示意图。
图中标记：1、焚烧尾气引风机，气囱；2、再生助燃风管接鼓风机；3、再生助燃热风加热器；4、急冷锅炉自动进水阀，进水管；5、急冷锅炉；6、急冷锅炉蒸汽过热器；7、干废炭气流输送鼓风机；8、干废炭气流输送风加热器；9、湿废活性炭双螺旋进料器，料仓，提升机；10、废炭干燥器；11、焚烧助燃风进口，鼓风机；12、废炭干燥蒸汽过热器；13、焚烧助燃热风加热器；14、焚烧尾气急冷系统装置(由废活性炭干燥器、再生助燃风加热器、焚烧助燃风加热器、废炭干燥蒸汽过热器、急冷锅炉蒸汽过热器、废炭气流输送风加热器组成)；15、焚烧助燃热风管；16、再生尾气焚烧系统装置；17、废炭再生系统装置；、18、废炭再生助燃热风管；19、急冷锅炉过热蒸汽管；20、干废炭气流输送热风管A；21、干废炭气流输送热风管B；22、废炭风选除沙器；23、星形出料阀；24、过热蒸汽管；25、再生活性炭及尾气管；26、星形出料阀；27、高温旋风子除尘器；28、星形出料阀；29、再生活性炭；30、高温陶瓷膜除尘器；31、再生尾气管；32、高温焚烧尾气管。
以下，详细说明废粉状活性炭连续化再生系统装备的流程，其特征为：包括废粉状活性炭连续化干燥系统装置(10)(在急冷系统装置内)、再生系统装置(17)、尾气焚烧系统装置(16)与焚烧尾气急冷系统装置(14)：其中，所述干燥系统装置(10)，为卧式热传导式搅拌干燥器，器壁带夹套，器内装有中空搅拌器，干燥器一端设有废活性炭进口、干燥产生水蒸汽出口，夹套与中空搅拌器分别设有低温焚烧尾气出口，二者合并接焚烧尾气引风机，气囱(1)，另一端设有干废活性炭出口、接星形出料阀(23)，由干废活性炭管接至废炭风选除沙器(22)，夹套与中空搅拌器设有高温焚烧尾气进口，连接高温焚烧尾气管(15)；所述废粉状活性炭的再生系统装置(17)：为圆筒形流态化再生炉，再生炉一端设有废活性炭喷入口、过热蒸汽喷入口，另一端设有再生活性炭与再生尾气排出口，由再生活性炭及尾气管(25)，依次连接高温多管旋风子除尘器(27)与高温陶瓷膜除尘器(30)，高温多管旋风子除尘器(27)与高温陶瓷膜除尘器(30)下底分别接有星形出料阀(26，28)，用于回收再生活性炭；所述再生尾气焚烧系统装置(16)：为有机挥发物废气焚烧炉，焚烧炉一端设有再生尾气喷入口，由再生尾气管(31)回接高温陶瓷膜除尘器(30)，助燃热风喷入口，由焚烧助燃热风管(15)回接焚烧助燃热风加热器(13)，另一端设有焚烧尾气排出口，由高温焚烧尾气管(32)接至焚烧尾气急冷系统装置(14)；所述焚烧尾气急冷系统装置(14)：由废活性炭干燥器(10)、废活性炭气流输送热风加热器(8)、再生助燃热风加热器(3)、焚烧助燃热风加热器(13)、干燥产生蒸汽过热器(12)、急冷锅炉(5)、急冷锅炉蒸汽过热器(6)集合组成，其低温端设有废活性炭干燥器的物料双螺旋加料器、料仓及提升机(9)，干废炭气流输送热风加热器(8)、焚烧助燃热风加热器(13)、再生助燃热风加热器(3)分别设有进风鼓风机(2，7，11)及调风阀，蒸汽过热器设有进汽管及阀门，急冷锅炉(5)设有进水管及自动进水阀与水位控制器(4)，在高温端，废活性炭干燥器设有干燥活性炭排出口及星形出料阀(23)，废活性炭气流输送热风加热器热风出口接至风选除沙器(22)，再生助燃热风加热器热风出口，由废炭再生助燃热风管(18)接至再生炉助燃热风喷入口，焚烧助燃热风加热器(13)热风出口由焚烧助燃热风管(15)接至焚烧炉助燃热风喷入口，蒸汽过热器过热蒸汽出口，由过热蒸汽管(19，24)接至再生炉(17)过热蒸汽喷入口，急冷锅炉设蒸汽管及安全阀，其蒸汽管接至蒸汽过热器(6)，急冷系统装置(14)还设有焚烧尾气的引风机及气囱(1)。
废粉状活性炭连续化干燥系统装置(10)(在急冷系统装置内)、再生系统装置(17)、尾气焚烧系统装置(16)与焚烧尾气急冷系统装置(14)，以及再生助燃热风加热器(3)、干废炭气流输送热风加热器(8)、焚烧助燃热风加热器(13)均设有微压力传感器与显示器(图中未画出)。
本发明的有益技术效益：
1、废活性炭干燥产生的水蒸汽尾气作为废活性炭再生的流化介质、活化剂，不需再提供活化介质水蒸汽，水蒸汽尾气在再生同时也烧除其自身所含的有机污染成分，大幅减少尾气净化处理量；
2、用高温多管旋风子分离法与高温陶瓷膜过滤法，从高温再生尾气中直接分离回收再生活性炭，有效地省略了再生尾气的冷却与再生尾气焚烧升温步骤，节省再生尾气冷却用的冷却水与再生尾气焚烧升温所用的热能；
3、用尾气焚烧气急冷系统间接传导加热废粉状活性炭干燥、干燥废炭气流输送热风、废炭干燥产生的水蒸汽尾气、再生助燃热风、尾气焚烧助燃热风，既有效回收利用焚烧尾气中的显热与潜热，使焚烧尾气达到急冷的目的，又节省废活性炭干燥、再生与其尾气焚烧所需的外加热能；
4、本发明实现了废粉状活性炭资源化，再生成活性炭，并彻底烧除二噁英与防止二噁英的重新合成，解决废炭再生的二次污染问题。
Claims (2)
1.一种废粉状活性炭连续化再生方法，其特征为：包括废粉状活性炭连续化干燥、再生、再生尾气焚烧、焚烧尾气急冷4个步骤，其中，所述废粉状活性炭干燥，与所述焚烧尾气急冷相结合，利用焚烧高温尾气与废粉状活性炭逆向流动间接传导加热干燥及干燥产生水蒸汽过热，并机械搅拌使结块的废粉状活性炭粉化；所述废粉状活性炭的再生步骤：干燥的废粉状活性炭用焚烧尾气间接传导加热的热风气流输送，经风选除砂、喷入再生炉，用废粉状活性炭干燥产生的水蒸汽尾气经焚烧尾气间接传导加热成过热蒸汽作为活性炭再生活化剂与流化介质，并且在再生活性炭的同时也烧失蒸汽尾气自身所含的有机污染成分，用再生尾气焚烧气间接传导加热的热风助燃，调控再生气氛为缺氧，一氧化碳、氢气与甲烷过剩状态，温度为750-1200℃，再生产生的高温尾气经高温多管旋风子与高温陶瓷膜分离回收再生活性炭；所述再生尾气焚烧步骤：将回收再生活性炭后，温度为750-1200℃的再生尾气直接导入焚烧系统，用焚烧尾气间接传导加热的热风助燃，维持过氧1-3％，燃烧其中所剩余的一氧化碳、氢气与甲烷，回收潜热，调控温度1000-1300℃，停留3-5s，彻底烧除二噁英及其它有机污染物；所述焚烧尾气急冷步骤：焚烧尾气在0.5s内与废粉状活性炭、水蒸汽及冷风逆向流过急冷系统，间接传导加热废粉状活性炭干燥、干燥蒸发的水蒸汽、再生助燃用的热风、焚烧助燃用的热风、气流输送废粉状活性炭用的热风、急冷锅炉蒸汽及急冷锅炉，回收其中的显热，温度从1000-1300℃急冷至150℃以下，防止二噁英重新合成。
2.根据权利要求1所述一种废粉状活性炭连续化再生方法设计的再生系统装备，其特征为：包括干燥系统装置、再生系统装置、再生尾气焚烧系统装置、焚烧尾气急冷系统装置，其中，所述干燥系统装置为卧式热传导式搅拌干燥器，器壁带夹套，器内装有中空搅拌器，干燥器一端设有废粉状活性炭进口、干燥产生水蒸汽出口，夹套与中空搅拌器接有低温焚烧尾气出口，另一端设有干废粉状活性炭出口、及星形出料器，夹套与中空搅拌器都接有高温焚烧尾气进口；所述废粉状活性炭的再生系统装置，为圆筒型流态化再生炉，其进料端设有干燥废粉状活性炭喷入口、活化介质过热水蒸汽喷入口、再生助燃热风喷入口，出料端设有再生活性炭与再生尾气排出口，并依次连接高温旋风子除尘器，高温陶瓷膜除尘器，用于分离回收再生活性炭；所述再生尾气焚烧系统装置为有机挥发物尾气焚烧炉，其进料端设有活性炭再生尾气喷入口，焚烧助燃热风喷入口，出料端设有焚烧尾气排出口；所述焚烧尾气急冷系统装置，由废粉状活性炭的连续化干燥器、再生助燃热风加热器、焚烧助燃热风加热器、气流输送废粉状活性炭热风加热器、干燥蒸汽尾气过热器、急冷锅炉蒸汽过热器、急冷锅炉集合构成，其高温端设有高温焚烧尾气进口，低温端设有冷却焚烧尾气的出口，并依次连接引风机及气囱；所述再生助燃热风加热器，其进风端接鼓风机与调风阀，出风端通过再生助燃热风管，与再生助燃热风喷入口连接；急冷锅炉蒸汽过热器出汽端，通过过热蒸汽管，与再生炉活化介质过热水蒸汽喷入口连接；所述气流输送废粉状活性炭热风加热器，其进风端接鼓风机与调风阀，出风端通过干废粉状活性炭气流输送热风管A，与废粉状活性炭风选除砂器进口连接；所述废粉状活性炭风选除砂器出口，通过干废粉状活性炭气流输送热风管B，与再生炉干燥废活性炭喷入口连接；所述废粉状活性炭干燥产生的蒸汽过热器出口，通过过热蒸汽管，也与再生炉活化介质过热蒸汽喷入口连接；所述高温多管旋风子除尘器与高温陶瓷膜除尘器下底各接星形出料阀；高温陶瓷膜除尘器上顶，通过再生尾气管，接至活性炭再生尾气焚烧装置喷入口；所述焚烧助燃热风加热器，其进风端接鼓风机与调风阀，出风端通过焚烧助燃热风管，接至尾气焚烧装置助燃热风喷入口；所述高温焚烧尾气排出口，通过高温焚烧尾气管，接至急冷装置高温焚烧尾气进口；废粉状活性炭连续化干燥系统装置、再生系统装置、尾气焚烧系统装置与焚烧尾气急冷系统装置，以及再生助燃热风加热器、干废炭气流输送热风加热器、焚烧助燃热风加热器均设有微压力传感器与显示器。
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