CN113231052B - 一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置及方法。该装置包括依次串联的多个活化单元。活化单元包括箱体、上料仓和下料仓。上料仓、下料仓分别设置在箱体内腔的顶部、底部。上料仓、下料仓的中心位置通过通料管道连接。上料仓和下料仓将箱体的内腔分隔为活化腔、通水腔和降温腔。活化腔位于降温腔的上方。通水腔位于活化腔与降温腔之间。上料仓上开设有多个通气孔。活化腔中的活性炭颗粒无法通过通气孔进入通水腔中。箱体上设置有与通水腔连通的进水口和出水口。本发明用水对再生后的活性炭进行降温，同时将降温产生的水蒸气通入到活性炭中，实现对活性炭的活化，充分利用了活性炭热再生工艺的余热，提高了能量利用率。

Description

一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置及方法
技术领域
本发明属于活性炭再生技术领域，具体涉及一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置及方法。
背景技术
活性炭在很多领域被广泛应用,其中包括气相液相的净化处理、食品工业的脱色、天然气和乙炔的载体、溶剂回收以及作为多相催化剂或双层电容器电极等。现在活性炭的再生方法有声波再生法、化学再生法、氧化再生法、热再生法和电再生法等等。热再生法和电热再生法都是通过高温使得吸附物受热分解和脱附实现再生，再生后的炭会有很多的热量因为散发而损失掉，这是一种资源的浪费且其冷却时间也很长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置及方法。
本发明一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，包括依次串联的多个活化单元。所述的活化单元包括箱体、上料仓和下料仓。箱体的顶部开设有活化单元的入料口，底部开设有出料口。上料仓、下料仓分别设置在箱体内腔的顶部、底部。上料仓、下料仓的中心位置通过通料管道连接。上料仓中的活性炭颗粒能够通过管道进入到下料仓中。上料仓和下料仓将箱体的内腔分隔为活化腔、通水腔和降温腔。活化腔位于降温腔的上方。通水腔位于活化腔与降温腔之间。上料仓上开设有多个通气孔。活化腔中的活性炭颗粒无法通过通气孔进入通水腔中，通水腔中的水蒸气能够进入活化腔。箱体上设置有与通水腔连通的进水口和出水口。
作为优选，所述的通水腔内安装有液位传感器。液位传感器与下料仓的顶部平齐。所述的通水腔与外界环境之间设置有泄压阀。
作为优选，所述的进水口通过阀门连接到水泵。水泵连接到水箱。出水口通过阀门连接到水箱。
作为优选，所述活化腔的顶部设置有温度传感器。通过温度传感器的变化速度判断活性炭颗粒是否淹没温度传感器。
作为优选，所述的出料口中设置有出料控制阀。
作为优选，各活化单元沿竖直方向依次排列。
作为优选，上料仓的内腔呈上大下小状。下料仓的内腔呈上小下大状。
作为优选，从最后一个活化单元输出到最终收料装置的活性炭颗粒的温度低于100℃。
作为优选，降温腔的底面呈漏斗形，且最低处为出料口。
该利用再生余热的分段式活性炭活化装置的工作方法具体如下：
步骤一、将完成再生的活性炭颗粒从第一个活化单元的入料口输入到活化腔中。活化腔中的活性炭颗粒通过管道进入到降温腔中。
步骤二、向各活化单元的通水腔中输入水流；降温腔中的活性炭颗粒通过热传递的方式向通水腔中的水传递热量，使得水受热蒸发形成水蒸气；水蒸气通过活化仓上的通气孔活化腔中对活性炭进行进一步活化。通水腔内的水位通过持续注水或间隔注水的方式保持在预设的最低液位以上。
步骤三、当一个活化单元内温度传感器检测到的温度突变式升高时，该活化单元的降温腔中的活性炭颗粒开始输送向下一个活化单元。当一个活化单元内温度传感器检测到的温度突变式降低时，该活化单元的降温腔中的活性炭颗粒停止输送向下一个活化单元。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明用水对再生后的活性炭进行降温，同时将降温产生的水蒸气通入到活性炭中，实现对活性炭的活化，充分利用了活性炭热再生工艺的余热，提高了能量利用率。
2、本发明将多个活化单元依次串联，使得再生后的活性炭经过层层降温快速冷却，使得输出的活性炭颗粒的温度低于100℃。由于进料、降温活化、出料同步进行，故本发明能够提高活性炭的再生效率。
3、本发明中位于通水腔下方的降温腔通过直接接触的方式将热量传递到水中形成水蒸气；水蒸气能够直接通过通气孔进入到活化腔中对活性炭进行快速活化。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中单个活化单元的剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，包括由上至下依次排列串联的多个活化单元。活化单元包括箱体、上料仓8、下料仓9、温度传感器1、泄压阀2和液位传感器3。箱体的顶部开设有活化单元的入料口6，底部开设有出料口7。出料口7中设置有出料控制阀。上料仓8、下料仓9分别设置在箱体内腔的顶部、底部。上料仓8、下料仓9的中心位置通过通料管道连接。上料仓中的活性炭颗粒能够通过管道进入到下料仓9中。上料仓8的内腔呈上大下小状。下料仓9的内腔呈上小下大状。上料仓8和下料仓9将箱体的内腔分隔为活化腔10、通水腔11和降温腔12。活化腔10位于降温腔12的上方。通水腔11位于活化腔10与降温腔12之间。上料仓8上均匀开设有多个通气孔。通气孔的孔径为1mm。通气孔的孔径小于被活化的活性炭颗粒的直径，使得活化腔10中的活性炭颗粒无法进入通水腔11中，而通水腔11中产生的水蒸气能够进入活化腔10中对活性炭颗粒进行活化。
箱体侧壁的顶部开设有进水口4，底部开设有出水口5。进水口4和出水口5均连接到而通水腔11。通水腔11的中部与底部之间的位置设置有液位传感器3。液位传感器3与下料仓9的顶部平齐，用于检测箱体内的水是否完全淹没下料仓9。通水腔11的中部与顶部之间的位置设置有泄压阀2。泄压阀2与上料仓8的底部平齐，用于避免箱体内部压力高于阈值时进行自动泄压。进水口4通过阀门连接到水泵。水泵连接到水箱。出水口5通过阀门连接到水箱。活化腔10的顶部设置有温度传感器1。温度传感器1靠近上料仓8的上边缘。当温度传感器1检测到温度突变时，说明其经过了未被活性炭颗粒覆盖到被活性炭颗粒完全覆盖的过程，此时即可判定上料仓8被装满，通过开启出料控制阀，使得下料仓9中的活性炭颗粒输送向下一个活化单元。温度传感器1和液位传感器3各自通过线路连接至控制器。
活性炭通过每个活化单元时，均会受到通水腔中水的降温，并使得水沸腾产生水蒸气，活性炭在产生的水蒸气的作用下发生活化。因此，本发明既实现了再生活性炭的快速降温，又有效利用活性炭颗粒再生后的余热实现了对再生活性炭的活化，提高了再生活性炭的吸附能力。
活化单元的数量n根据活性炭颗粒的初始温度和活性炭颗粒的输入速度决定，使得从最后一个活化单元输出到最终收料装置的活性炭颗粒的温度低于100℃。箱体的材料为耐高温、耐腐蚀的310S不锈钢，长度为0.4m，宽度为0.4m，高度为0.4m，厚度为0.003m。温度传感器1与箱体内腔顶部的间距为5cm，用于有效实现活化腔中活性炭颗粒的电子限位。所述的泄压阀2与箱体内腔顶部的间距为10cm。所述的液位传感器与箱体内腔底部的间距为10cm，可以监控液位的高低，液位信息通过线路传至控制器，通过控制供水管内的控制阀适时补水。
该利用再生余热的分段式活性炭活化装置的工作方法具体如下：
步骤一、将预处理后的饱和活性炭通过热再生设备进行再生。之后，将完成再生的活性炭颗粒从入料口6输入到活化腔10中。活化腔10中的活性炭颗粒通过管道进入到降温腔12中，直到降温腔12装满后，活性炭停留在活化腔10中。
步骤二、从进水口4向通水腔11中输入水流；降温腔12中的活性炭颗粒通过热传递的方式向通水腔11中的水传递热量，使得水受热蒸发形成水蒸气；水蒸气通过活化仓上的通气孔活化腔10中对活性炭进行进一步活化。每当通水腔11中的水位低于液位传感器时，控制器打开进水控制阀，向通水腔11内注水。
步骤三、当温度传感器检测到的温度出现突变式升高时，开启出料控制阀，使得降温腔12中的活性炭颗粒在重力作用下输送向下一个活化单元。当一个活化单元内温度传感器检测到的温度突变式降低时，关闭出料控制阀。温度突变式升高和突变式降低的具体单位时间变化量根据实验的方式确定，其依据活性炭颗粒淹没位置的温度值显著高于活性炭颗粒上方的温度值。
从最后一个活化单元输出的活性炭颗粒的温度低于100℃，输入到最终收料装置中进行储备。

Claims (6)

1.一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，其特征在于：包括依次串联的多个活化单元；各活化单元沿竖直方向依次排列；所述的活化单元包括箱体、上料仓（8）和下料仓（9）；箱体的顶部开设有活化单元的入料口（6），底部开设有出料口（7）；所述的出料口（7）中设置有出料控制阀；上料仓（8）、下料仓（9）分别设置在箱体内腔的顶部、底部；上料仓（8）、下料仓（9）的中心位置通过通料管道连接；上料仓中的活性炭颗粒能够通过管道进入到下料仓（9）中；上料仓（8）和下料仓（9）将箱体的内腔分隔为活化腔（10）、通水腔（11）和降温腔（12）；活化腔（10）位于降温腔（12）的上方；通水腔（11）位于活化腔（10）与降温腔（12）之间；上料仓（8）上开设有多个通气孔；活化腔（10）中的活性炭颗粒无法通过通气孔进入通水腔（11）中，通水腔（11）中的水蒸气能够进入活化腔（10）；箱体上设置有与通水腔（11）连通的进水口（4）和出水口（5）；
所述的通水腔（11）内安装有液位传感器（3）；液位传感器（3）与下料仓（9）的顶部平齐；所述的通水腔（11）与外界环境之间设置有泄压阀（2）；所述活化腔（10）的顶部设置有温度传感器（1）；通过温度传感器（1）的变化速度判断活性炭颗粒是否淹没温度传感器（1）。
2.根据权利要求1所述的一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，其特征在于：所述的进水口（4）通过阀门连接到水泵；水泵连接到水箱；出水口（5）通过阀门连接到水箱。
3.根据权利要求1所述的一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，其特征在于：上料仓（8）的内腔呈上大下小状；下料仓（9）的内腔呈上小下大状。
4.根据权利要求1所述的一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，其特征在于：从最后一个活化单元输出到最终收料装置的活性炭颗粒的温度低于100℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用再生余热的分段式活性炭活化装置，其特征在于：降温腔（12）的底面呈漏斗形，且最低处为出料口（7）。
6.一种利用再生余热的分段式活性炭活化方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的利用再生余热的分段式活性炭活化装置，其具体步骤如下：
步骤一、将完成再生的活性炭颗粒从第一个活化单元的入料口（6）输入到活化腔（10）中；活化腔（10）中的活性炭颗粒通过管道进入到降温腔（12）中；
步骤二、向各活化单元的通水腔（11）中输入水流；降温腔（12）中的活性炭颗粒通过热传递的方式向通水腔（11）中的水传递热量，使得水受热蒸发形成水蒸气；水蒸气通过活化仓上的通气孔活化腔（10）中对活性炭进行进一步活化；通水腔（11）内的水位通过持续注水或间隔注水的方式保持在预设的最低液位以上；
步骤三、当一个活化单元内温度传感器检测到的温度突变式升高时，该活化单元的降温腔（12）中的活性炭颗粒开始输送向下一个活化单元；当一个活化单元内温度传感器检测到的温度突变式降低时，该活化单元的降温腔（12）中的活性炭颗粒停止输送向下一个活化单元。
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