CN112892508B - 一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法 - Google Patents

一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种危废活性炭绿色再生提质系统，包括脱附炭罐、高温等离子器、变频加热器、催化氧化箱、炭活化炉及气气换热器，脱附炭罐入口与氮气管道联通，脱附炭罐出口分别连接高温等离子器、炭活化炉及催化氧化箱，在高温等离子器的出口端依次连接有第一气气换热器和第二气气换热器。本发明提供的危废活性炭绿色再生提质系统及方法，可以广泛应用于污水处理厂，焦化废水厂，化工厂，制药厂，农药厂，精细化工厂，有效填补国内在这一领域的空白，绿色环保，适用于在环境保护领域推广应用。

Description

一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法
技术领域
本发明属于环境工程领域，涉及行业危废处理技术，尤其是一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法。
背景技术
活性炭是较好的吸附材料，在各行各业中应用广泛，对污水中的有机物，废气中的VOCs都有很好的吸附效果，常用来净化污水和废气，保护环境。但是，使用过的活性炭品质会下降，如果不能进行再生，将成为危废，造成二次污染，据统计我国每年产生的废旧活性炭高达3000多万吨，占固体危废量的50％以上。
目前，我国活性炭再生工艺大多采用旋转窑技术，该技术再生出来的气体中仍然还含有VOCs,排到大气中会造成二次污染，而且，该技术能耗高，投资大，占地大，阻碍了技术的应用和推广。
通过对现有公开专利文献的检索，有如下几篇技术相关公开专利文献供参考：
1、一种活性炭脱附净化系统(公开号CN203209063U)，涉及环保设计技术领域，提供了一种活性炭脱附净化系统，所述活性炭脱附净化系统设有封闭滑轨、密闭箱体和装载车，装载车装载有吸附有一氧化氮和二氧化硫的活性炭，依次经过密闭箱体的一氧化氮脱附室、二氧化硫脱附室和活性炭冷却室，得到纯净的活性炭，作为循环脱硫脱硝用的原料，同时，加热装置分别为一氧化氮脱附室、二氧化硫脱附室和活性炭冷却室提供不同的处理温度，然后将脱附得到的一氧化氮和二氧化硫收集到对应的气体收集箱内，作为其他资源利用，本实用新型结构安装简单，有效对活性炭进行脱附净化，循环利用活性炭，节省成本。
2、一种活性炭脱附回用装置(公开号CN107362786A)，涉及吸附剂再生技术领域，包括罐体和固定于罐体内部的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌抓、带动搅拌抓的连杆结构以及驱动连杆结构的旋转电机，所述搅拌装置竖直设置于罐体内部，所述罐体内壁固定有微波发生器组件，所述搅拌抓下方设置有倾斜的振动筛，所述罐体上部设置有气体出口，所述罐体下部设置有活性炭出口、排污口和蒸汽进口，所述活性炭出口位于倾斜的振动筛位置低的一侧。以往的活性炭处理装置处理成本高、处理效果不佳，本发明具有结构简单、运行成本低、脱附效率高的优点。
3、活性炭脱附装置(公开号CN207324843U)，提供一种活性炭脱附装置，包括电热器和风机，所述风机的进风口与活性炭吸附箱连通，且连通位置位于所述活性炭吸附箱的出风口侧；所述风机的出风口与所述电热器的一端口连通，所述电热器的另一端口与所述活性炭吸附箱连通，且连通位置位于所述活性炭吸附箱的进风口侧。本实用新型实施例提供的活性炭脱附装置，在电热器、风机与密封后的活性炭吸附箱相互连通后，通过电热器的加热效果，使活性炭上的污染物脱落，并被风机吸入到电热器中进行燃烧，从而达到活性炭脱附的目的。
上述公开专利文献所解决的技术问题虽然与本专利申请相近，但其技术方案与本专利申请存在较大的差别。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可以广泛应用于污水处理厂，焦化废水厂，化工厂，制药厂，农药厂，精细化工厂，有效填补国内在这一领域空白的危废活性炭绿色再生提质系统及方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种危废活性炭绿色再生提质系统，包括脱附炭罐、高温等离子器、变频加热器、催化氧化箱、炭活化炉及气气换热器，脱附炭罐入口与氮气管道联通，脱附炭罐出口分别连接高温等离子器、炭活化炉及催化氧化箱，在高温等离子器的出口端依次连接有第一气气换热器和第二气气换热器。
而且，在脱附炭罐入口与氮气管道之间设置有所述的变频加热器。
而且，在氮气来气管道上设置有阀门XV1，脱附炭罐上设置有氮气入口阀XV2、氮气出口阀XV3，在高温等离子器与第一气气换热器之间设置有阀门XV4，在第一气气换热器和第二气气换热器之间设置有阀门XV5。
而且，在氮气回路管道上设置有阀门XV6，在氮气管道来气分支上设置有阀门XV7，该分支管道与第二气气换热器连接。
而且，在所述的炭活化炉上安装有氧含量检测仪。
一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法，包括以下步骤：
⑴检查所有阀门处于关闭状态，开启氮气来气管道阀门XV1、脱附炭罐的氮气入口阀XV2、氮气出口阀XV3，保持氮气管路畅通；
⑵厂区来的常温氮气首先被变频加热器加热至130℃，此时第一气气换热器没有发生热量交换，130℃的氮气进入脱附碳罐将除高沸物外的VOCs解吸出来，此时的解析气进入催化氧化箱，VOCs在催化氧化箱中，在350℃下被分解为二氧化碳和水，达标排放；
⑶待系统稳定后，将脱附碳罐氮气入口管道温度稳定在450℃，解析40min后，将活性炭罐吸附的沸点超过160℃的高沸物解析出来，将此时解析出的高沸物接入高温等离子器；
⑷当脱附炭罐解析40min后，打开脱附炭罐底部卸料阀，利用输送设备将解析完毕的活性炭卸料至炭活化炉中，同时开启阀门XV6，向活化炉中通入氮气，在炭活化炉持续无氧活化1.5h后，活化炉放空口氧含量检测仪检测值低于0.5％时，活化完毕；
⑸当高温等离子器排口温度达到1800℃时，开启第一气气换热器入口管道的调节阀XV4，此时1800℃的裂解气先进入第一气气换热器，第一气气换热器开始发生热交换，130℃的氮气逐渐被加热至450℃，裂解气温度由1800℃降至500℃，当第二气气换热器入口管道温度稳定在500±10℃5min以后，此时可关闭变频加热器，利用500℃裂解气作为热源给氮气进行一次加热，经过第二气气换热器的裂解气可直接排放。
而且，VOCs在高温等离子器中经高压聚能放电成为高温等离子体，气体温度上升至2000℃，极短时间内完成裂解，生成洁净的二氧化碳和水。
而且，高温等离子器排气温度可达到1800℃。
本发明的优点和积极效果是：
本发明提供的一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法，采取的是撬装设备，设备小而灵活，占地小，投资少，仅相当于购买一套普通吸附设备。不需要大型厂房，可以直接放在污水或者废气治理的企业现场，可以边使用边再生，不需要运出厂区。
本发明方法利用高温等离子裂解有机物，产生CO2和水，水可以直接达标排放，不含有机物。技术要点在于将颗粒碳高温再生，且处于安全状态，高温再生后的颗粒碳的灰分降低，品质更优，使用安全性更高，已经优于市场上大部分活性炭，可以重新使用，不影响其吸附性能。
本发明提供的危废活性炭绿色再生提质系统及方法，可以广泛应用于污水处理厂，焦化废水厂，化工厂，制药厂，农药厂，精细化工厂，有效填补国内在这一领域的空白，绿色环保，适用于在环境保护领域推广应用。
附图说明
图1为本发明工艺设备图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法，该方法通过活性炭绿色再生系统实现，如图1所示，该系统包括脱附炭罐2、高温等离子器4、变频加热器1、催化氧化箱3、炭活化炉5及气气换热器。脱附炭罐入口与氮气管道联通，脱附炭罐出口分别连接高温等离子器、炭活化炉及催化氧化箱，在高温等离子器的出口端依次连接有第一气气换热器6和第二气气换热器7。
在脱附炭罐入口与氮气管道之间设置有所述的变频加热器。
在氮气来气管道上设置有阀门XV1，脱附炭罐上设置有氮气入口阀XV2、氮气出口阀XV3，
在高温等离子器与第一气气换热器之间设置有阀门XV4，在第一气气换热器和第二气气换热器之间设置有阀门XV5，在氮气回路管道上设置有阀门XV6，在氮气管道来气分支上设置有阀门XV7，该分支管道与第二气气换热器连接。
在所述的炭活化炉上安装有氧含量检测仪8。
一种危废活性炭绿色再生提质系统及方法，包括如下步骤：
⑴首先检查所有阀门处于关闭状态，运行时，首先开启氮气来气管道阀门XV1、脱附炭罐的氮气入口阀XV2、氮气出口阀XV3，保持氮气管路畅通；
⑵厂区来的常温氮气首先被变频加热器加热至130℃，系统刚启动时第一气气换热器没有发生热量交换，130℃的氮气首先进入脱附碳罐将除高沸物外的VOCs解吸出来，此时的解析气进入催化氧化箱，VOCS在催化氧化箱中，在350℃左右被分解为二氧化碳和水，达标排放。
⑶待系统稳定后，可将脱附碳罐氮气入口管道温度稳定在450℃，解析40min后，可将活性炭罐吸附的沸点超过160℃的高沸物解析出来，将此时解析出的高沸物接入高温等离子器。
⑷VOCs在高温等离子器中经高压聚能放电成为高温等离子体，气体温度急剧上升至2000℃，极短时间内完成裂解，生成洁净的二氧化碳和水，排气温度可达到1800℃。
⑸当脱附炭罐解析40min后，打开脱附炭罐底部卸料阀，利用输送设备将解析完毕的活性炭卸料至炭活化炉中，同时开启XV6，向活化炉中通入氮气，此时炭活化炉中的氮气可作为惰化气保护再生炭不至于在高温条件下燃烧，1800℃的裂解气可为炭活化提供热量，在炭活化炉持续无氧活化1.5h后，可实现再生炭的提质升级。直至活化炉放空口氧含量检测仪检测值低于0.5％时，证明活化完毕。
⑹当高温等离子器排口温度达到1800℃时，此时开启第一气气换热器入口管道的调节阀XV4。此时1800℃的裂解气先进入第一气气换热器，第一气气换热器开始发生热交换，130℃的氮气逐渐被加热至450℃，裂解气温度由1800℃降至500℃左右，当第二气气换热器入口管道温度稳定在500±10℃5min以后，此时可关闭变频加热器，利用500℃裂解气作为热源给氮气进行一次加热，可节省能源。经过第二气气换热器的裂解气可直接排放。
根据活化温度实验可知，当活化温度在800℃，900℃，1000℃，1100℃，1200℃，1300℃和1400℃时，再生炭的性质见下表。
Figure BDA0002895964250000041
Figure BDA0002895964250000051
由上表可知，当活化温度低于1200℃时，再生炭的品质随活化温度升高而升高，当达到1200℃之后，如果继续升高活化温度，再生炭品质的变化并不明显，且已优于市场上大部分煤制柱状活性炭，因此这是最佳的对危废活性炭再生的方法。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (7)

1.一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：包括脱附炭罐、高温等离子器、变频加热器、催化氧化箱、炭活化炉及气气换热器，脱附炭罐入口与氮气管道联通，脱附炭罐出口分别连接高温等离子器、炭活化炉及催化氧化箱，在高温等离子器的出口端依次连接有第一气气换热器和第二气气换热器，
一种上述危废活性炭绿色再生提质系统对危废活性炭进行绿色再生提质方法，包括以下步骤：
⑴检查所有阀门处于关闭状态，开启氮气来气管道阀门XV1、脱附炭罐的氮气入口阀XV2、氮气出口阀XV3，保持氮气管路畅通；
⑵厂区来的常温氮气首先被变频加热器加热至130℃，此时第一气气换热器没有发生热量交换，130℃的氮气进入脱附碳罐将除高沸物外的VOCs解吸出来，此时的解析气进入催化氧化箱，VOCs在催化氧化箱中，在350℃下被分解为二氧化碳和水，达标排放；
⑶待系统稳定后，将脱附碳罐氮气入口管道温度稳定在450℃，解析40min后，将活性炭罐吸附的沸点超过160℃的高沸物解析出来，将此时解析出的高沸物接入高温等离子器；
⑷当脱附炭罐解析40min后，打开脱附炭罐底部卸料阀，利用输送设备将解析完毕的活性炭卸料至炭活化炉中，同时开启阀门XV6，向活化炉中通入氮气，在炭活化炉持续无氧活化1.5h后，活化炉放空口氧含量检测仪检测值低于0.5%时，活化完毕；
⑸当高温等离子器排口温度达到1800℃时，开启第一气气换热器入口管道的调节阀XV4，此时1800℃的裂解气先进入第一气气换热器，第一气气换热器开始发生热交换，130℃的氮气逐渐被加热至450℃，裂解气温度由1800℃降至500℃，当第二气气换热器入口管道温度稳定在500±10℃，5min以后，此时可关闭变频加热器，利用500℃裂解气作为热源给氮气进行一次加热，经过第二气气换热器的裂解气可直接排放。
2.根据权利要求1所述的一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：在脱附炭罐入口与氮气管道之间设置有所述的变频加热器。
3.根据权利要求1所述的一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：在氮气来气管道上设置有阀门XV1，脱附炭罐上设置有氮气入口阀XV2、氮气出口阀XV3，在高温等离子器与第一气气换热器之间设置有阀门XV4，在第一气气换热器和第二气气换热器之间设置有阀门XV5。
4.根据权利要求1所述的一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：在氮气回路管道上设置有阀门XV6，在氮气管道来气分支上设置有阀门XV7，该分支管道与第二气气换热器连接。
5.根据权利要求1所述的一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：在所述的炭活化炉上安装有氧含量检测仪。
6.根据权利要求1所述的一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：VOCs在高温等离子器中经高压聚能放电成为高温等离子体，气体温度上升至2000℃，极短时间内完成裂解，生成洁净的二氧化碳和水。
7.根据权利要求1所述的一种危废活性炭绿色再生提质系统，其特征在于：高温等离子器排气温度可达到1800℃。
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