CN112403436B - 一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法及系统，包括活性炭解析塔、活性炭吸附塔、粒度筛分装置、碱金属含量筛分装置、磨粉装置、捏合装置、成型装置、干燥装置、大颗粒活性炭仓、高碱炭粉仓、低碱炭粉仓、粘结剂仓，采用非沥青基粘结剂和细粒度低碱炭粉经过捏合、成型、干燥，进一步结合解析塔的解析工序来炭化和活化后获得了综合性能良好的脱硫脱硝活性炭，本方案工艺流程简单，占地面积小，所述设备易获取，投资小，能耗低，活化效率高，污染小。

Description

一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种活性炭制备的方法及系统，具体涉及一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法及系统，属于活性炭再生利用技术领域。
背景技术
随着我国环保要求的日益提高，对大气污染物控制种类越来越多、排放标准日趋严格，工业烟气多污染物治理需求越发迫切。烧结烟气是钢铁企业大气污染物排放的主要来源，主要包含二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、二噁英、重金属(铅、砷、福、铬、汞等)、氟化物和挥发性有机物((VOCs)等多种污染物。活性炭烟气净化技术由于能实现烧结烟气中SO2、NOx和Hg的一体化联合脱除，同时能除去其中的粉尘、二噁英及其他有毒物质，最终实现烟气的深度处理，并能同时实现废物资源化利用，因此逐步成为大气治理的优选方案和技术。
脱硫脱硝活性炭作为活性炭法净化烧结烟气的关键，近年来的发展也十分迅速。传统的脱硫脱硝活性炭生产所使用的原材料主要以原煤、煤焦油、沥青和水为主，在生产过程中依次经过配煤、磨粉、混捏、成型、干燥、炭化、活化、筛选包装等过程。活性炭在脱硫脱硝的使用过程中，由于机械摩损等会产生大量的炭粉，目前这些炭粉在钢铁厂大多被作为高炉喷吹燃料，而燃烧热值不到3000大卡，低于高炉喷吹煤的热值，其价值评估相比粉碎前颗粒脱硫脱硝活性炭而言差距悬殊，因而炭粉的利用价值也急待进一步提高。现有技术中，将炭粉再造成颗粒活性炭的技术主要是通过炭粉直接配添加剂或成型剂，再结合传统制备工艺流程来实现。针对炭粉的回收利用，虽然目前已开展了大量研究，但依然存在较多局限性。
中国专利CN 105858650 A公开了一种利用炭粉为原料制备脱硫脱硝活性炭的方法。其过程是通过往炭粉里添加一定量煤焦油、氢氧化钾或氧化镁，经磨粉、捏合后挤压成型并烘干，其中炭粉、煤焦油与氢氧化钾或氧化镁的配比为(68～80)：(18～30)：2；成型料干燥后在同时隔绝空气和通入水蒸气的环境下热再生制备颗粒脱硫脱硝活性炭，其中热再生的温度控制在820～900℃，时间控制在30～40min。此方法制备的活性炭综合性能较好，但生产成本高，工艺过程相对复杂，且水蒸气热再生活化的温度较高，因此能耗较高。
中国专利CN 107640769 A公开了一种利用炭粉和脱硫脱硝活性炭生产过程产生的下层碎料为原料制备脱硫脱硝活性炭的方法。其过程是以煤焦油和沥青为粘结剂，依次经磨粉、捏合、造粒、干燥、炭化和活化再生制备颗粒脱硫脱硝活性炭。其中炭粉、脱硫脱硝活性炭碎料和沥青的磨粉配比为(20～30)：(70～80)：(10～15)，磨好的混合粉与煤焦油、水的配比为80：(10～15)：(10～15)；同时，炭化温度和活化温度分别控制在600～650℃和850～900℃，出料时间均控制在40min左右。此方法综合利用了活性炭粉和活性炭生产中的碎料，降低了脱硫脱硝活性炭的生产成本。但工艺流程较长，占地面积大，煤焦油和沥青的使用对环境也存在一定的污染，同时水蒸气热再生同样需要消耗大量能源。
中国专利CN 108745282 A公开了一种利用炭粉及冶金固废制备烟气脱硫脱硝活性炭的方法。其过程是通过将炭粉与成型剂依次经烘干、磨粉、搅拌、成型和标准箱养化等步骤，其中混合物中炭粉与成型剂的配比为(65～80)：(20～35)；其中成型剂由钢渣、矿渣和脱硫灰复配而成，且其中钢渣：矿渣：脱硫灰配比为(22～35)：(60～70)：(4～8)；此方法涉及的制备工艺简单，原料来源广泛，提高冶金废渣的综合利用副加值，但对活性炭粉本身性质要求严格，其中要求的表面积大于350m2/g，粒径1mm以下的含量大于90％，碘吸附值大于350mg/g，事实上现场的活性炭粉较难达到上述要求。
脱硫脱硝活性炭在吸附解析的使用过程中由于机械磨损和破损会产生大量的副产物活性炭粉(后面简称炭粉)，而这些细小炭粉不宜再进入吸附塔，可通过筛分而从系统中排出，需进一步回收处理。目前这些炭粉主要用作高炉喷吹燃料，燃烧热值不到3000大卡，低于高炉喷吹煤的热值，因此急待开发高经济价值的回收工艺。现有工艺为将废旧炭粉再造成颗粒脱硫脱硝活性炭，但制备中基本都需要配比添加煤焦油和沥青等，且需依次经炭化炉和活化炉热处理；也有工艺需用特定方法筛选出高比表面积的活性炭粉进行再造颗粒活性炭，与此同时，现有工艺均未考虑碱金属的影响。
由此可见，现有工艺普遍存在原材料价格较贵、炭化活化能耗高、投资成本高、生产流程较长，设备占地面积大以及碱金属循环富集而影响活性炭性能等问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，克服现有工艺普遍存在原材料价格较贵、炭化活化能耗高、投资成本高、生产流程较长，设备占地面积大以及碱金属循环富集而影响活性炭性能等问题；本发明通过合理配比炭粉、非沥青基粘结剂和水，结合解析塔解析工序来炭化和活化并制备综合性能良好的脱硫脱硝活性炭，提供了一种低成本低能耗的利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法及系统。本发明的技术方案通过将活性炭解析塔排出的活性炭经过粒度筛分后，将大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔继续用于处理污染烟气；将粒径较小的活性炭粉进行梯级筛分后，取低碱筛分料配以一定比例的粘结剂辅料，依次经过磨粉、捏合、成型、干燥，而后利用脱硫脱硝解析塔进行解析来实现炭化和活化处理，实现炭粉再造颗粒活性炭的高效资源化利用技术，同时实现脱硫脱硝活性炭低成本低能耗生产，经济效益和社会效益显著。
为解决上述技术问题，本发明提供的具体技术方案如下：
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法。
一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1)将活性炭解析塔排出的活性炭进行筛分，获得活性炭粉；
2)将步骤1)获得的活性炭粉与粘结剂进行捏合、成型、干燥，然后经过活性炭解析塔进行炭化与活化，制备获得脱硫脱硝活性炭。
作为优选，步骤1)具体为：
1a)将活性炭解析塔排出的活性炭进行粒度筛分，获得大颗粒活性炭和活性炭粉；
1b)将获得的大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭再输送至活性炭解析塔，如此循环。
作为优选，该步骤还包括：1c)将获得的活性炭粉根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分，获得高碱炭粉和低碱炭粉，将低碱炭粉用于步骤2)。
作为优选，步骤2)具体为：
2a)将步骤1)获得的活性炭粉或低碱炭粉经过磨粉工序，获得细粒度炭粉；
2b)将细粒度炭粉与粘结剂捏合，再经过捏合、成型、干燥工序，获得干燥态颗粒活性炭；
2c)将步骤2b)获得的颗粒活性炭输送至活性炭解析塔，经过活性炭解析塔进行炭化与活化，获得脱硫脱硝活性炭。
在本发明中，所述粘结剂为非沥青基粘结剂。
作为优选，所述粘结剂由钠基膨润土或钾基膨润土与型煤混合制备而成的粘结剂。
在本发明中，步骤1a)中，所述粒度筛分的选择尺寸为0.5-5mm，优选为1-3mm，更优选为1-2mm。
在本发明中，步骤1c)中所述根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯度筛分，低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1.5％，优选为低于1.2％，更优选为低于1％。
在本发明中，步骤2a)中所述磨粉工序，将活性炭粉或低碱炭粉粉磨至85％以上通过200目或60％以上通过325目，优选为90％以上通过200目或65％以上通过325目，更优选为95％以上通过200目或70％以上通过325目。
在本发明中，步骤2b)中所述捏合工序，在混合过程中加入水。
作为优选，加入水的量为使得物料的含水率为1-30％，优选为3-25％，更优选为5-20％。
在本发明中，步骤2b)中所述成型工序中，将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成直径为5-12mm的颗粒，优选为直径为8-11mm的颗粒，更优选为直径为9-10mm的颗粒。
在本发明中，步骤2b)中所述干燥工序为，使得干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于10％，优选为低于8％，更优选为低于6％。
在本发明中，步骤1c)获得的高碱炭粉输送至高炉，用作高炉燃料。
在本发明中，步骤2b)中细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:1-50，优选为100:2-40，更优选为100:5-30。
在本发明中，步骤2c)中将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔，干燥态颗粒活性炭在活性炭解析塔进行炭化与活化。其中：炭化与活化一体化的温度为300-550℃，优选为350-500℃，更优选为400-470℃。炭化与活化时间为1-4h，优选为1.5-3.5h，更优选为2-3h。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的制备系统。
一种应用于第一种实施方案中所述利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭方法的制备系统，该系统包括活性炭解析塔、活性炭吸附塔、粒度筛分装置、碱金属含量筛分装置、磨粉装置、捏合装置、成型装置、干燥装置、大颗粒活性炭仓、高碱炭粉仓、低碱炭粉仓、粘结剂仓。
作为优选，所述活性炭解析塔的出料口与粒度筛分装置的进料口连接。
作为优选，粒度筛分装置的大颗粒物料出口与大颗粒活性炭仓的进料口连接。
作为优选，大颗粒活性炭仓的出料口与活性炭吸附塔的进料口连接。
作为优选，活性炭吸附塔的出料口与活性炭解析塔的进料口连接。
作为优选，粒度筛分装置的粉料出口与碱金属含量筛分装置的进料口连接。
作为优选，碱金属含量筛分装置的高碱炭粉出口与高碱炭粉仓连接。
作为优选，碱金属含量筛分装置的低碱炭粉出口与低碱炭粉仓连接。
作为优选，低碱炭粉仓的出料口与磨粉装置连接。
作为优选，所述磨粉装置、捏合装置、成型装置、干燥装置依次串联在一起。
作为优选，干燥装置的出料口与活性炭解析塔的进料口连接。
作为优选，粘结剂仓的出料口连接至捏合装置的进料口。
现有技术中，活性炭产生的活性炭粉主要来源于活性炭解析塔和活性炭吸附塔，活性炭在吸附塔和解析塔之间运行并循环，由于机械磨损和破损等情况会产生大量的活性炭粉，粒度过小的活性炭粉不适宜进入吸附塔；第一、活性炭粉对污染烟气中的污染物吸附能力弱，第二、活性炭粉容易堵塞活性炭吸附塔，阻碍物料的正常流动，从而影响对烟气中污染物的脱除，使得排放的烟气中污染物含量大，不达标，污染环境；第三、活性炭粉容易进入气体中，随着排放的净烟气一起排出，导致排放气体中粉尘含量增加，污染空气。现有技术中，将活性炭粉末直接用作燃料燃烧，但是由于活性炭粉经过高温炭化和活化，其燃烧热值较低，造成资源的浪费。也有将活性炭粉末用作制备活性炭的原料，再次与煤焦油、沥青等粘结剂混合，然后经过捏合、成型、干燥、炭化、活化等工序，制备出活性炭；此工艺需要的专门的炭化、活化装置和设备，而且炭化和活化的温度要求较高，一般炭化需高于600℃，活化需达到900℃左右；此工艺流程较长，成本较高，能耗大。而且，在炭化和活化过程中会产生污染性的尾气，易造成二次污染。
本发明的技术方案中，将活性炭粉与粘结剂捏合、成型、干燥后，直接通过活性炭解析塔进行炭化与活化。通过实验和工艺应用试验，由于活性炭解析塔内为高温与酸性环境，在对活性炭进行炭化的同时可进行活化，且一般炭化与活化在500℃以下就能完成。本发明的技术方案将解析塔产生的活性炭粉与非沥青粘结剂配合，经过捏合、成型、干燥工序，利用解析塔内的高温和酸性环境直接同时进行炭化与活化，缩短了工艺流程，改变了现有技术中需要采用专门的炭化、活化设备和装置来分别炭化和活化的制备工序；同时，利用解析塔内的酸性环境，可大大降低活性炭活化的温度，节约了能耗，降低了成本，总体实现了活性炭粉在线再生制备脱硫脱硝活性炭。
在本发明中，将活性炭解析塔排出的活性炭进行粒度筛分，获得大颗粒活性炭和活性炭粉；将获得的大颗粒活性炭直接输送至活性炭吸附塔进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭筛分后得到的大颗粒活性炭再输送至活性炭解析塔，如此循环。
作为优选方案，将获得的活性炭粉根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分，获得高碱炭粉和低碱炭粉。活性炭中碱金属含量过高将影响活性炭的着火点等安全性能指标，进而严重影响烟气净化装置的安全运行及活性炭对烟气中污染物的脱除，因此本发明将碱金属含量高的活性炭粉进行筛分剔除，将低碱炭粉用于循环制备活性炭使用。经过碱金属含量的梯级筛分，保证了制备的活性炭在吸附塔内的安全运行与烟气净化效率，从而减少环境污染。
作为优选方案，相比较于现有技术，本发明的技术方案采用非沥青基粘结剂，将细粒度炭粉与非沥青基粘结剂混合，制备获得脱硫脱硝活性炭。通过实验验证，采用非沥青基粘结剂，可以降低制备活性炭的炭化温度；此外，非沥青基粘结剂在高温下不会导致粘料现象。本发明通过采用非沥青基粘结剂，并利用解析塔内的高温与酸性条件，即可达到活性炭同时炭化与活化的目的，而且使得活性炭的炭化与活化温度降低在500℃以下，大大降低了活性炭炭化与活化温度的要求。。
作为优选，非沥青基粘结剂优选采用钠基膨润土或钾基膨润土与型煤混合制备而成的粘结剂。通过实验，采用钠基膨润土或钾基膨润土与型煤混合制备而成的粘结剂，在450℃左右即可完成活性炭的炭化。改变了现有技术中采用煤焦油或沥青等物质作为粘结剂，需要在600℃以上才能完成活性炭炭化的工艺条件，降低了炭化温度，减少能耗成本。通过实验，酸性环境可以使活性炭在500℃以下开始活化，改变了现有技术中高温水蒸气活化需达到900℃左右才能完成的工艺条件，同样大大降低了活化温度，减少能耗成本。
此外，本发明的技术方案采用解析塔对活性炭进行炭化与活化，活性炭在解析塔内进行炭化与活化产生的尾气(以SO2为主，含少量NOx与有机物)进入解析塔SRG气体中，随同SRG气体一并进行处理，减少烟气处理设备，从而降低了投资成本。
在本发明中，对解析塔排出的活性炭进行粒度筛分，根据实际工艺条件，也就是说根据吸附塔内对活性炭粒径的要求，选择粒度筛分的尺寸。一般为0.5-5mm，优选为1-3mm，更优选为1-2mm。
在本发明中，对活性炭粉进行梯级筛分，也就是根据活性炭粉内的碱金属含量进行筛分，目的是剔除活性炭粉中碱金属含量较高的活性炭粉，保证制备的活性炭在吸附塔内的安全性和脱硫脱硝效果。对碱金属含量的要求，也可以根据实际工艺需求设定。
在本发明中，对活性炭粉或低碱炭粉进行磨粉工序的目的是保证活性炭与粘结剂的捏合、成型效果，进而保证活性炭的硬度、对污染物的吸附能力。
膨润土晶体结构单元是由两层硅氧[SiO4]四面体和在它们中间的一层铝氧[AlO2(OH)4]八面体组成的2:1型晶体结构，每一个四面体的顶端的氧都指向结构层的中央并与八面体共有，由于晶层之间氧层与氧层的联系力很小，水和其他极性分子容易进入晶层中间，因而c轴方向上结构层的距离具有可变性。膨润士单片层是纵横尺寸比很大的薄片，直径约为100～200m而厚度只有1nm，5～10层这样的薄片通过层间阳离子结合在一起，构成基本颗粒(横向尺寸约是8～10nm)，由基本颗粒又构成了更大的不规则的集团(直径为0.1～10um)。如果膨润土中不存在替代(置换)离子，则理论上正负电平衡，实际上蒙脱石(膨润土的主要矿物成分)晶体结构中四面体层的Si4+部分被Al3+、P5+置换，八面体中的Al3+部分被Mg2+、Fe3+、Zn2+、Li+等置换。这种结构内的类质同晶替代引起单位晶胞中有剩余的负电荷，成为结构中出现层间水的根本原因。这些负电荷依靠吸附阳离子使电价达到平衡，而吸附的阳离子又可以被其他的阳离子所交换，同时阳离子都会水化，蒙脱石单位层间就吸附了水化阳离子，因此c轴也随水量增加而膨胀，使得膨润土具有良好的膨胀性、吸附性和阳离子交换性，为许多客体物质进行层间复合或嵌入反应提供了较有利的条件。
钠基膨润土作为膨润土的一种，其吸水率和膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，pH值高；热稳定性好；有较高的可塑性和较强的粘结性；热湿拉强度和干压强度高。
在本发明中，粘结剂优选为以膨润土(钠基膨润土或钾基膨润土)为主要成分，然后配以型煤和任选的助剂以合理的配比混合制得，该粘结剂不仅兼具了膨润土的优异性，还具有优异的粘合性能和高温强度性能，应用其制备的活性炭具有较好的强度且在脱硫脱硝过程中效果显著，同时降低活性炭的炭化温度。
在本发明中，制备获得的活性炭由于是使用含钠基膨润土(或钾基膨润土)的粘结剂制备获得的，因此其具有膨润土的一些特性，例如制备获得的活性炭具有很好的强度(膨润土粘结性强，膨润土颗粒在一般条件下聚集状况稳定，颗粒絮凝具有较好的凝聚强度)，降低了其在使用过程中的磨损，同时还具有较好的耐温性(膨润土具有较好的高温稳定性，耐温高达400-600℃)可有效降低活性炭燃烧的事故发生率，同时由于膨润土还具有颗粒小、比表面大(1mol蒙脱石的比表面积可达751m2/g)，因而其具有较强的吸附性能，能够吸收各种有机分子(主要是膨润土颗表面的羟基和氧原子与有机化合物分子之间形成氢键吸附)，因此其制备获得的活性炭颗粒吸附性能更加优越(膨润土对各种气体、液体、有机物质的最大吸附量可达5倍于自身总量)，而且与炭粉相结合后，吸附脱硫脱硝效果更好，而且本身无毒，安全性高。
在本发明中，活性炭粉或低碱炭粉的组分和成分类似活性炭制备原料，因此可选作活性炭制备原料，由于炭粉颗粒直径大多为毫米级别，因此在使用前需经磨粉机进行磨粉处理。
在本发明中，解析塔的作用是将随循环活性炭一起进入的新制活性炭利用解析塔的高温环境进行炭化，酸性环境进行活化，同时随着吸附解析循环运行逐步提高强度和吸附性能；进一步缩短活性炭制备流程，能耗更低，同时尾气可随解析气一起进行处理，对环境污染少。
在本发明中，在混合粉中需先加入水进行搅拌、捏合、成型造粒，然后再干燥，所述干燥后的干燥态颗粒活性炭需具备一定的强度且水分含量低于一定值才可随循环活性炭一起进入解析塔解析。作为优选，干燥达到的目的是：使得干燥后的干燥态颗粒活性炭的耐压强度大于20daN。
在本发明中，将新制得干燥态颗粒活性炭与循环吸附解析脱硫脱硝活性炭一起送入解析塔进行解析的目的是可利用解析塔的高温环境进行炭化，酸性环境进行活化，活化过程利用解吸酸性气体，活化效率高，同时随着吸附解析循环运行逐步提高强度和吸附性能。
在本发明中，对解析后的废炭粉进行梯级筛分的目的在于，有利于将高低碱金属炭粉进行分离，有利于炭粉配煤再造活性炭安全性能的保证，提高针对不同工艺中对炭粉的需求以实现废炭粉高效资源再利用。
在本发明中，充分利用解析塔对新制的干燥态颗粒活性炭进行炭化和活化可缩短活性炭制备流程，能耗更低，同时尾气可随解析气一起进行处理，对环境污染少。
在本发明中，经过实验证明，活性炭粉中大部分碱金属存在于粒度小于0.2mm的活性炭粉中，所以作为优选方案，可以采用0.2mm孔径的筛子将小于0.2mm的细粒度活性炭粉梯级筛除，剩余筛上物低碱炭粉再用于制备脱硫脱硝活性炭。
在本发明中，所述根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分采用低温灰化法(根据中国国标GB/T212―2008煤的工业分析方法,并结合美国材料与实验协会生物质分析标准ASTM(E1755―2001))、直接消解法(利用ICP-AES检测消解液中的碱金属(Na、K)含量)、中国国标法(根据中国国家标准GB/T1574—2007煤灰成分分析方法及煤炭行业推荐标准MT/T1074—2008煤中碱金属(钾,钠)含量分级，其灰化温度为815℃，采用中国国标中的原子吸收法进行碱金属(Na、K)含量测定，具体方法参见中国国家标准)中的任一种。与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将炭粉再利用制备烧结烟气脱硫脱硝用活性炭，可以提高炭粉的经济价值。
(2)采用梯级筛分，针对不同的废炭粉采取不同的使用方式，合理地实现了炭粉高效资源再利用。
(3)采用解析塔解析工序来炭化和活化新制活性炭，利用解析塔的高温和酸性环境，缩短活性炭制备流程，降低能耗，降低污染物的排放。
(4)解析塔活化过程利用了解吸酸性气体，使得活性炭的活化效率高。
(5)本发明活性炭炭化与活化产生的尾气连同SRG气体一并进行处理，减少了烟气的处理成本，同时避免了污染物的直接排放，减少了对环境的污染。
附图说明
图1为本发明所述利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法流程图；
图2为本发明利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的制备系统流程图；
图3为本发明所述利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的制备系统结构图。
附图标记：1：活性炭解析塔；2：活性炭吸附塔；3：粒度筛分装置；4：碱金属含量筛分装置；5：磨粉装置；6：捏合装置；7：成型装置；8：干燥装置；P1：大颗粒活性炭仓；P2：高碱炭粉仓；P3：低碱炭粉仓；P4：粘结剂仓。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭方法的制备系统，该系统包括活性炭解析塔1、活性炭吸附塔2、粒度筛分装置3、碱金属含量筛分装置4、磨粉装置5、捏合装置6、成型装置7、干燥装置8、大颗粒活性炭仓P1、高碱炭粉仓P2、低碱炭粉仓P3、粘结剂仓P4。所述活性炭解析塔1的出料口与粒度筛分装置3的进料口连接。粒度筛分装置3的大颗粒物料出口与大颗粒活性炭仓P1的进料口连接。大颗粒活性炭仓P1的出料口与活性炭吸附塔2的进料口连接。活性炭吸附塔2的出料口与活性炭解析塔1的进料口连接。粒度筛分装置3的粉料出口与碱金属含量筛分装置4的进料口连接。碱金属含量筛分装置4的高碱炭粉出口与高碱炭粉仓P2连接。碱金属含量筛分装置4的低碱炭粉出口与低碱炭粉仓P3连接。低碱炭粉仓P3的出料口与磨粉装置5连接。所述磨粉装置5、捏合装置6、成型装置7、干燥装置8依次串联在一起。干燥装置8的出料口与活性炭解析塔1的进料口连接。粘结剂仓P4的出料口连接至捏合装置6的进料口。
实施例1
如图3所示，一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的制备系统，该系统包括活性炭解析塔1、活性炭吸附塔2、粒度筛分装置3、碱金属含量筛分装置4、磨粉装置5、捏合装置6、成型装置7、干燥装置8、大颗粒活性炭仓P1、高碱炭粉仓P2、低碱炭粉仓P3、粘结剂仓P4。
实施例2
重复实施例1，只是所述活性炭解析塔1的出料口与粒度筛分装置3的进料口连接，粒度筛分装置3的大颗粒物料出口与大颗粒活性炭仓P1的进料口连接，大颗粒活性炭仓P1的出料口与活性炭吸附塔2的进料口连接，活性炭吸附塔2的出料口与活性炭解析塔1的进料口连接。
实施例3
重复实施例2，只是所述粒度筛分装置3的粉料出口与碱金属含量筛分装置4的进料口连接，碱金属含量筛分装置4的高碱炭粉出口与高碱炭粉仓P2连接，碱金属含量筛分装置4的低碱炭粉出口与低碱炭粉仓P3连接。
实施例4
重复实施例3，只是低碱炭粉仓P3的出料口与磨粉装置5连接。
实施例5
重复实施例4，只是所述磨粉装置5、捏合装置6、成型装置7、干燥装置8依次串联在一起，干燥装置8的出料口与活性炭解析塔1的进料口连接。
实施例6
重复实施例5，只是所述粘结剂仓P4的出料口连接至捏合装置6的进料口。
实施例7
一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1)将活性炭解析塔1排出的活性炭进行筛分，获得活性炭粉；
2)将步骤1)获得的活性炭粉与粘结剂进行捏合、成型、干燥，然后经过活性炭解析塔1进行炭化与活化，制备获得脱硫脱硝活性炭。
实施例8
一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1a)将活性炭解析塔1排出的活性炭进行粒度筛分，获得大颗粒活性炭和活性炭粉；
1b)将获得的大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔2进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭再输送至活性炭解析塔1，如此循环；
2a)将步骤1)获得的活性炭粉经过磨粉工序，获得细粒度炭粉；
2b)将细粒度炭粉与粘结剂混合，再经过捏合、成型、干燥工序，获得干燥态颗粒活性炭；
2c)将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔1，经过活性炭解析塔1进行炭化与活化，获得脱硫脱硝活性炭。
实施例9
如图1所示，一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1a)将活性炭解析塔1排出的活性炭进行粒度筛分，获得大颗粒活性炭和活性炭粉；
1b)将获得的大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔2进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭筛分后得到的大颗粒活性炭再输送至活性炭解析塔1，如此循环；
1c)将获得的活性炭粉根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分，获得高碱炭粉和低碱炭粉，将低碱炭粉用于步骤2)；
2a)将步骤1)获得的活性炭粉或低碱炭粉经过磨粉工序，获得细粒度炭粉；
2b)将细粒度炭粉与粘结剂混合，再经过捏合、成型、干燥工序，获得干燥态颗粒活性炭；
2c)将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔1，经过活性炭解析塔1进行炭化与活化，获得脱硫脱硝活性炭。
实施例10
一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1a)将活性炭解析塔1排出的活性炭进行粒度筛分，粒径大于2mm的为大颗粒活性炭，粒径小于2mm的为活性炭粉；
1b)将获得的大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔2进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭筛分后得到的大颗粒活性炭再输送至活性炭解析塔1，如此循环；
1c)将获得的活性炭粉根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分，获得高碱炭粉和低碱炭粉，其中：低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1％；
2a)将步骤1)获得的低碱炭粉经过磨粉工序，将低碱炭粉粉磨至90％以上通过200目；获得细粒度炭粉；
2b)将细粒度炭粉与钠基膨润土与型煤混合制备而成的粘结剂混合，再经过捏合、成型、干燥工序，获得干燥态颗粒活性炭；其中：细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:15；
2c)将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔1，经过活性炭解析塔1进行炭化与活化，其中：活性炭解析塔1内的炭化与活化一体化温度为450℃，炭化与活化时间为2h；获得脱硫脱硝活性炭。
实施例11
一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1a)将活性炭解析塔1排出的活性炭进行粒度筛分，粒径大于2mm的为大颗粒活性炭，粒径小于2mm的为活性炭粉；
1b)将获得的大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔2进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭再输送至活性炭解析塔1，如此循环；
1c)将获得的活性炭粉根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分，获得高碱炭粉和低碱炭粉，其中：低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1.2％；
2a)将步骤1)获得的低碱炭粉经过磨粉工序，将低碱炭粉粉磨至70％以上通过325目；获得细粒度炭粉；
2b)将细粒度炭粉与钾基膨润土与型煤混合制备而成的粘结剂混合，再经过捏合、成型、干燥工序，获得干燥态颗粒活性炭；其中：细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:25；
2c)将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔1，经过活性炭解析塔1进行炭化与活化，其中：活性炭解析塔1内的炭化与活化一体化温度为420℃，炭化与活化时间为3h；获得脱硫脱硝活性炭。
实施例12
重复实施例9，只是步骤2a)中所述磨粉工序，将低碱炭粉粉磨至95％以上通过200目。
实施例13
重复实施例9，只是步骤2b)中所述捏合工序，在混合过程中加入水；加入水的量为使得物料的含水率为15％。
实施例14
重复实施例12，只是步骤2b)中所述成型工序中，将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成10mm的颗粒；所述干燥工序为，使得干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于8％。
实施例15
重复实施例12，只是步骤2b)中所述成型工序中，将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成9mm的颗粒；所述干燥工序为，使得干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于6％。
实施例16
重复实施例13，只是步骤1c)获得的高碱炭粉输送至高炉，用作高炉燃料。

Claims (29)

1.一种利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
1)将活性炭解析塔(1)排出的活性炭进行筛分，获得活性炭粉；
2)将步骤1)获得的活性炭粉与粘结剂经过捏合、成型、干燥，然后再经过活性炭解析塔(1)进行炭化与活化，利用活性炭解析塔内的高温与酸性环境直接同时进行炭化和活化，制备获得脱硫脱硝活性炭；
步骤1)具体为：
1a)将活性炭解析塔(1)排出的活性炭进行粒度筛分，获得大颗粒活性炭和活性炭粉；
1b)将获得的大颗粒活性炭输送至活性炭吸附塔(2)进行污染物的吸附，然后将吸附了污染物的活性炭再输送至活性炭解析塔(1)，如此循环；
1c)将获得的活性炭粉根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯级筛分，获得高碱炭粉和低碱炭粉，将低碱炭粉用于步骤2)；
步骤1a)中，所述粒度筛分的选择尺寸为0.5-5mm；低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1.5％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)具体为：
2a)将步骤1)获得的低碱炭粉经过磨粉工序，获得细粒度炭粉；
2b)将细粒度炭粉与粘结剂混合，再经过捏合、成型、干燥工序，获得干燥态颗粒活性炭；
2c)将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔(1)，经过活性炭解析塔(1)进行炭化与活化，获得脱硫脱硝活性炭。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述粘结剂为非沥青基粘结剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述粘结剂由膨润土与型煤混合制备而成的粘结剂；所述膨润土为钠基膨润土或钾基膨润土。
5.根据权利要求1-2、4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤1a)中，所述粒度筛分的选择尺寸为1-3mm；和/或
步骤1c)中所述根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯度筛分，低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1.2％。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1a)中，所述粒度筛分的选择尺寸为1-3mm；和/或
步骤1c)中所述根据活性炭粉内的碱金属含量进行梯度筛分，低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1.2％。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述粒度筛分的选择尺寸为1-2mm；和/或
低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1％。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述粒度筛分的选择尺寸为1-2mm；和/或
低碱炭粉中碱金属含量的质量百分数低于1％。
9.根据权利要求2、4、6-8中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2a)中所述磨粉工序，将低碱炭粉粉磨至85％以上通过200目或60％以上通过325目；和/或
步骤2b)中所述捏合工序，在混合过程中加入水；加入水的量为使得物料的含水率为1-30％。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2a)中所述磨粉工序，将低碱炭粉粉磨至85％以上通过200目或60％以上通过325目；和/或
步骤2b)中所述捏合工序，在混合过程中加入水；加入水的量为使得物料的含水率为1-30％。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：将低碱炭粉粉磨至90％以上通过200目或65％以上通过325目；和/或
加入水的量为使得物料的含水率为3-25％。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：将低碱炭粉粉磨至90％以上通过200目或65％以上通过325目；和/或
加入水的量为使得物料的含水率为3-25％。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：将低碱炭粉粉磨至95％以上通过200目或70％以上通过325目；和/或
加入水的量为使得物料的含水率为5-20％。
14.根据权利要求2、4、6-8、10-12中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2b)中所述成型工序中，将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成直径为5-12mm的颗粒；和/或
步骤2b)中所述干燥工序为，使得干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于10％。
15.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2b)中所述成型工序中，将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成直径为5-12mm的颗粒；和/或
步骤2b)中所述干燥工序为，使得干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于10％。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成直径为8-11mm的颗粒；和/或
干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于8％。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成直径为8-11mm的颗粒；和/或
干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于8％。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于：将细粒度炭粉与粘结剂的混合物通过成型设备挤压成直径为9-10mm的颗粒；和/或
干燥态颗粒活性炭中水的含量质量百分比低于6％。
19.根据权利要求2、4、6-8、10-12、15-17中任一项所述的方法，其特征在于：步骤1c)获得的高碱炭粉输送至高炉，用作高炉燃料；和/或
步骤2b)中细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:1-50。
20.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1c)获得的高碱炭粉输送至高炉，用作高炉燃料；和/或
步骤2b)中细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:1-50。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：步骤2b)中细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:2-40。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：步骤2b)中细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:2-40。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于：步骤2b)中细粒度炭粉与粘结剂的重量比为100:5-30。
24.根据权利要求2、4、6-8、10-12、15-17、20-22中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2c)中将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔(1)，干燥态颗粒活性炭在活性炭解析塔进行炭化与活化；其中：炭化与活化一体化的温度为300-550℃；炭化与活化时间为1-4h。
25.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2c)中将步骤2b)获得的干燥态颗粒活性炭输送至活性炭解析塔(1)，干燥态颗粒活性炭在活性炭解析塔进行炭化与活化；其中：炭化与活化一体化的温度为300-550℃；炭化与活化时间为1-4h。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：炭化与活化一体化的温度为350-500℃；炭化与活化时间为1.5-3.5h。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：炭化与活化一体化的温度为350-500℃；炭化与活化时间为1.5-3.5h。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于：炭化与活化一体化的温度为400-470℃；炭化与活化时间为2-3h。
29.一种应用于权利要求2-28中任一项所述利用活性炭粉制备脱硫脱硝活性炭方法的制备系统，该系统包括活性炭解析塔(1)、活性炭吸附塔(2)、粒度筛分装置(3)、碱金属含量筛分装置(4)、磨粉装置(5)、捏合装置(6)、成型装置(7)、干燥装置(8)、大颗粒活性炭仓(P1)、高碱炭粉仓(P2)、低碱炭粉仓(P3)、粘结剂仓(P4)；所述活性炭解析塔(1)的出料口与粒度筛分装置(3)的进料口连接，粒度筛分装置(3)的大颗粒物料出口与大颗粒活性炭仓(P1)的进料口连接，大颗粒活性炭仓(P1)的出料口与活性炭吸附塔(2)的进料口连接，活性炭吸附塔(2)的出料口与活性炭解析塔(1)的进料口连接；粒度筛分装置(3)的粉料出口与碱金属含量筛分装置(4)的进料口连接，碱金属含量筛分装置(4)的高碱炭粉出口与高碱炭粉仓(P2)连接，碱金属含量筛分装置(4)的低碱炭粉出口与低碱炭粉仓(P3)连接；低碱炭粉仓(P3)的出料口与磨粉装置(5)连接；所述磨粉装置(5)、捏合装置(6)、成型装置(7)、干燥装置(8)依次串联在一起，干燥装置(8)的出料口与活性炭解析塔(1)的进料口连接；粘结剂仓(P4)的出料口连接至捏合装置(6)的进料口。
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