CN113546612A - 活性炭再生装置及活性炭再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种活性炭再生装置及活性炭再生方法，所述活性炭再生装置包括：旋转炉以及两个以上的电极；所述旋转炉具有容置活性炭的内腔；所述旋转炉沿径向可转动地设置；两个以上的所述电极相对设置于所述内腔中，并沿所述旋转炉的轴向延伸布置。如此设置，使得旋转炉内的活性炭可以发生运动，运动的活性炭在电极的激发下放电，将电能直接转化成为活性炭的热能，进而使得活性炭能够快速加热，同时保持稳定均匀的受热，进而提高了能源利用率；以及，在旋转炉以及电极两个部件的作用下即可完成活性炭的加热再生，其装置结构简单，进而减少装置发生故障的风险，装置故障率低。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭再生技术领域，特别涉及一种活性炭再生装置及活性炭再生方法。
背景技术
活性炭是一种吸附剂，广泛应用于各行各业，年使用量相当可观。随着社会对活性炭的需求增加，再生饱和活性炭循环再利用具有很强的经济、环境效益。
活性炭再生是指通过物理或者化学的方法在不破坏活性炭原有结构的前提下，将吸附于活性炭微孔的吸附质予以去除，恢复其吸附性能，达到活性炭的重复使用。活性炭的再生方法有很多种，例如：加热再生法、生物再生法、湿式氧化法、溶剂再生法、电化学再生法、催化湿式氧化法等。各种再生方法存在再生时间长，工艺复杂，消耗能源大，废气排放二次污染环境等不足。目前市场常用的再生方法为加热再生法。现有的一种加热再生设备其炉体内部设置强制放电激发装置，存在激发装置工作时易损坏炉体，受热控制不稳定，活性炭再生质量不均匀等缺点；并且，在炉体底部的下方还需设置平板支架，设备结构复杂，设备故障率高等问题。
因此，开发出一种能够快速加热、受热稳定、设备结构简单的活性炭再生的装置，进而缩短再生时间、节约能源、减少炭损、减少设备故障率，已成亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活性炭再生装置及活性炭再生方法，以解决现有活性炭再生装置加热时间长、受热控制不稳定、装置结构复杂、装置故障率高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种活性炭再生装置，包括：旋转炉以及两个以上的电极；所述旋转炉具有容置活性炭的内腔；所述旋转炉沿径向可转动地设置；两个以上的所述电极相对设置于所述内腔中，并沿所述旋转炉的轴向延伸布置。
可选的，所述活性炭再生装置还包括两个转轴，两个所述转轴同轴相对设置于所述旋转炉的侧壁上，两个所述转轴的轴线与所述旋转炉的转动轴线重合。
可选的，所述电极包括石墨电极或者不锈钢电极。
可选的，所述旋转炉包括炉体、进出料口以及炉盖；所述炉体呈柱形，所述内腔形成于所述炉体内，所述进出料口开设于所述炉体的一端，并与所述内腔连通，所述炉盖与所述炉体在所述进出料口的位置连接。
可选的，所述炉盖可拆卸或者可开合地与所述炉体连接。
可选的，所述活性炭再生装置还包括排气组件，所述排气组件设置于所述炉体或所述炉盖上，并与所述内腔连通，用于排出所述旋转炉内的气体。
可选的，所述活性炭再生装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述内腔中。
可选的，所述活性炭再生装置还包括电机，所述电机与所述旋转炉传动连接，所述电机用于驱动所述旋转炉旋转。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种活性炭再生方法，所述活性炭再生方法包括以下步骤：将活性炭投入如上所述的活性炭再生装置中；旋转所述活性炭再生装置的旋转炉，使得所述活性炭在所述旋转炉的内腔中翻转；将所述活性再生装置的电极通电；在所述活性炭再生装置的电极的作用下转动激发放电，使所述活性炭升温并受热再生；排出所述活性炭。
可选的，所述活性炭再生装置包括进出料口；在将活性炭投入如上所述的活性炭再生装置中之前，所述活性炭再生方法还包括：将所述进出料口旋转至顶部；在所述活性炭再生装置的电极的作用下转动激发放电，使所述活性炭升温并受热之后，所述活性炭再生方法还包括：将所述进出料口旋转至底部。
在本发明提供的一种活性炭再生装置及活性炭再生方法中，所述活性炭再生装置包括：旋转炉以及两个以上的电极；所述旋转炉具有容置活性炭的内腔；所述旋转炉沿径向可转动地设置；两个以上的所述电极相对设置于所述内腔中，并沿所述旋转炉的轴向延伸布置。如此设置，使得旋转炉内的活性炭可以发生运动，运动的活性炭在电极的激发下放电，将电能直接转化成为活性炭的热能，进而使得活性炭能够快速加热，同时保持稳定均匀的受热，进而提高了能源利用率；以及，在旋转炉以及电极两个部件的作用下即可完成活性炭的加热再生，其装置结构简单，进而减少装置发生故障的风险，装置故障率低。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1为本发明一实施例的活性炭再生装置的示意图；
图2为本发明一实施例的活性炭再生方法的流程图。
附图中：
a-轴向线，b-径向线，A-第一端，B-第二端；
100-旋转炉，110-内腔，120-炉体，130-进出料口，140-炉盖；
200-电极；
300-转轴，310-轴承；
400-排气组件，410-排气通道；
500-温度传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。
本发明实施例提供了一种活性炭再生装置及活性炭再生方法，所述活性炭再生装置包括：旋转炉以及两个以上的电极；所述旋转炉具有容置活性炭的内腔；所述旋转炉沿径向可转动地设置；两个以上的所述电极相对设置于所述内腔中，并沿所述旋转炉的轴向延伸布置。如此设置，使得旋转炉内的活性炭可以发生运动，运动的活性炭在电极的激发下放电，将电能直接转化成为活性炭的热能，进而使得活性炭能够快速加热，同时保持稳定均匀的受热，进而提高了能源利用率；以及，在旋转炉以及电极两个部件的作用下即可完成活性炭的加热再生，其装置结构简单，进而减少装置发生故障的风险，装置故障率低。进一步的，由于旋转炉可沿径向进行转动，进而使得所述活性炭再生装置的进出料口可在不同的位置下投入与排出活性炭。
以下参考附图进行描述。
图1为本发明一实施例的活性炭再生装置的示意图；图2为本发明一实施例的活性炭再生方法的流程图。
请参考图1，本实施例提供的活性炭再生装置，包括：旋转炉100以及两个以上的电极200；
所述旋转炉100具有容置活性炭的内腔110；所述内腔110的形状例如呈圆柱形，相比于其他形状的内腔，圆柱形的内腔容量大，并且能够使活性炭充分翻滚。在其他实施例中，所述内腔110例如为长方体形、正方形、茶壶型；还可以是多边形柱状体，具体为等边的多边形柱状体，比如为六边形柱状体等；还可以是其他形状的多边形，本实施例不限制内腔110的形状。实际上，所述内腔110具有绝缘性且可耐高温，其耐热温度可大于1500度。作为优选，所述旋转炉100包括炉体120，所述内腔110形成于所述炉体120内，炉体120的形状可以与内腔110的形状一致，也可以与内腔110的形状不一致。比如当内腔110的形状为圆柱形时，炉体120可以为圆柱形、长方形或者其他多边形；当内腔110为长方形时，炉体120可以为圆柱形、长方形或者其他多边形。较佳的，所述炉体120呈柱形，为了减少炉体120制造用料，进而降低制造成本，炉体120优选呈壁厚均匀的圆柱形。相比于传统的设备，在所述再生活性炭的量相同的条件下，所述活性炭再生设备的体积小，产能高。进一步的，所述活性炭再生装置还包括电机(未示出)，所述电机与所述旋转炉100传动连接，所述电机用于驱动所述旋转炉100旋转，为旋转炉100提供旋转动力。需了解，内腔110中可投入的不同种类的活性炭，还可以是不同行业的活性炭，比如是食品行业饱和吸附颗粒活性炭，还可以是其他行业的活性炭。
所述旋转炉100沿径向(参见图1径向线b)可转动地设置，使得内腔110中的活性炭进行翻转运动。在本实施例中，所述活性炭再生装置还包括两个转轴300，两个所述转轴300同轴相对设置于所述旋转炉100的侧壁上，以保证两个转轴300同步旋转所述旋转炉100，两个所述转轴的轴线(参见图1轴向线a)与所述旋转炉100的转动轴线(参见图1径向线b)重合。由于旋转炉100重量大，在两个转轴300共同的作用下，可使旋转炉100更加稳定的旋转。两个转轴300分别设置在各自的轴承310上，转轴300通过轴承310进行转动，进而带动旋转炉100进行翻转转动。作为优选，两个所述转轴300与水平面夹角小于45度。更优选的，两个转轴300平行于水平面设置，可使得旋转炉100旋转过程中结合活性炭重力做功，节约转轴300受力。当然，两个转轴300还可以与水平面具有一定的夹角，比如为10度、20度或者30度。更佳的，两个所述转轴300设置于旋转炉100的侧壁长度的中点的位置，以使得在旋转炉100翻转时，旋转炉100内的活性炭翻转均匀，当然，两个转轴300还可以设置在非中点的其他位置。可选的，所述活性炭再生装置还包括一个转轴300，所述转轴300设置于所述侧壁上，旋转炉100的转动轴线与转轴300的轴线重合。在其他实施例中，所述旋转炉100的侧壁还可以不设置转轴300，而是在旋转炉100的侧壁上设置两个凹孔，两个凹孔用于与外界的轴连接进而实现转动。或者，在所述旋转炉100的侧壁设置转盘，转盘带动旋转炉100进行旋转。总之，只要可以使旋转炉100进行径向的转动，进而使得内腔110中的活性炭进行翻转运动即可。
两个以上的所述电极200相对设置于所述内腔110中，并沿所述旋转炉100的轴向(参见轴向线a)延伸布置。如图1所示，两个相对的电极200作为导出电流的两个端，电路控制产生稳定可控电功率，进而使得内腔110中具有一定强度的电场，再结合活性炭自身的导电特性，当旋转炉100转动时，活性炭翻转滚动，激发放电，使得活性炭释放能量并且发热，可以将电能直接转化为热能，进而使得活性炭能够快速加热。并且，旋转炉100翻转中，活性炭在自身重力的作用下稳定有序的翻转，使得活性炭受热稳定且受热均匀。在受热稳定、均匀的条件下，避免了活性炭局部受热不均匀导致的炭损失，进而提高了能源利用率，节约了能源。同时，由于内腔110中受热稳定且均匀，活性炭内部的有机物在短时间内充分受热，并迅速燃烧分解，避免了因为缓慢的升温以及长周期的加热，导致有机废气大量产生的情况。总之，本实施例提供的活性炭再生装置大大缩短了再生时间，能源利用率高。优选的，所述电极200包括石墨电极或者不锈钢电极。实际使用时，本领域技术人员可以根据实际需求选择其它合金电极、其它材料或者其它结构的电极。实际上，电极200沿所述旋转炉100的轴向延伸的长度以及电极200沿旋转炉100周向的尺寸，本领域技术人员可以根据实际需求确定。
由于本实施例提供的一种活性炭再生装置，通过将旋转炉100进行径向(参见径向线b)可转动的设置，在两个相对设置的电极200的作用下，即可完成活性炭的加热。相比于传统的设置，其装置体积小，结构简单，零部件少，提升了装置的操作及维护便利性，降低了因结构繁多、复杂而发生故障的风险，减少了故障率。
进一步的，所述活性炭再生装置还包括进出料口130，所述进出料口130开设于所述炉体120的一端或侧面，并与所述内腔连通。如图1所示，本实施例中，所述圆柱形炉体具有两个端面，具体为第一端A与第二端B，所述进出料口130优选开设于炉体120的一端，具体开设于炉体120的第一端A，当需要投入活性炭时，将所述第一端A翻转至炉体120的顶部位置(现图1中第二端B的位置)；当需要排出活性炭时，将所述第一端A翻转至炉体120的底部位置(现图2中第一端A的位置)，进而可以利用活性炭自身的重力作用直接排出，节约人工。通过旋转炉100的径向可转动的设置，以及将进出料口130开设于炉体110的一端，当投入和排出活性炭时，仅需一个料口，便可解决了进出料的问题，同时简化了活性炭再生装置的结构，提升了装置的操作及维护便利性。可选的，所述进出料口130还可以开设于炉体110的任意一个位置，比如开设于所述圆柱形炉体的侧面，本领域技术人员可以根据设计需求适应性调整所述进出料口130的位置。所述活性炭再生装置还包括炉盖140，所述炉盖140与所述炉体在所述进出料口130的位置连接，可使得进出料口130通过炉盖140将活性炭密封于内腔110中。所述炉盖140优选可拆卸或者可开合地与所述炉体120连接。本实施例中，所述炉盖140与所述炉体120可拆卸的连接，进而使得活性炭更加方便的进出。实际上，在通电工作的过程中，所述内腔110处于常压状态，在其他实施例中，本领域技术人员可以根据实际情况，设定工作坏境，比如，内腔110还可以设置一定的压力等。
进一步的，所述活性炭再生装置还包括排气组件400，如图1所示，所述排气组件400设置于所述炉体120或所述炉盖140上，并与所述内腔110连通，用于排出所述旋转炉100内的气体。作为优选，所述排气组件400包括排气通道410与排气阀门420，所述排气通道410与所述内腔110连通，所述排气阀门420设置在排气通道410上，用于控制所述排气阀门420的开关。在装置工作中，活性炭迅速升温，在升温过程中产生的活性炭内部的有机物转化为的有机废气，大部分有机废气被瞬间燃烧，少部分废气通过排气组件400排出内腔110外，具体的，排气阀门420控制排气通道410间断的开关，少部分废气通过排气通道410在排气阀门420的控制下间断排出内腔110，然后经由外部废气处理装置集中收集处理，避免对环境的二次污染。在本实施例中，所述排气组件400设置于所述炉体120的第二端B的中心，在排气时，可将排气组件400旋转至旋转炉100顶端的位置，方便废气的排出。当然，在其他实施例中，排气组件400还可以设置于第二端B的其他位置，还可以设置于炉盖140上，使得炉盖140与排气组件400为一体，可简化装置的加工以及简化结构。当然，排气组件400还可以设置在炉体120的侧壁上，使得废气可排除均可。
更佳的，所述活性炭再生装置还包括温度传感器500，所述温度传感器500设置于所述内腔110中。本实施例中，温度传感器500包括一个温度传感器500，设置于内腔110的侧壁上，具体设置于靠近第二端B的侧壁上。实际上，活性炭再生装置还包括控制系统，当活性炭再生装置开始工作时，温度传感器500用于感应内腔110中的温度，进而将温度信息传送给控制系统，控制系统进而控制活性炭再生装置的通断电。比如，当达到预定温度时，比如800度、850度、900度、950度、或者1000度时，活性炭再生装置保持预定的通电保温时间，比如15秒、30秒、45秒、1分钟或者更长时间，然后停止给电极200与炉体120通电。在其他实施例中，所述温度传感器500还可以设置在内腔110中的其他位置，比如内腔110的两端；温度传感器500的数量还可以设置为两个或者多个，分别设置于不同的位置，进而保证温度控制精度。本领域技术人员可以根据实际工艺确定预定温度与预定通电保温时间。
下面结合图1详细介绍所述活性炭再生装置的工作过程。
1、将旋转炉100的进出料口130旋转至顶部，打开炉盖140，加入活性炭(比如饱和活性炭为食品行业吸附颗粒活性炭，饱和活性炭经干燥处理后，含水率为45～50％)，关闭炉盖140；
2、启动电源(装置的外电压为380V)，旋转轴300带动旋转炉100沿径向可转动地设置，并给电极200通电，活性炭迅速升温(旋转轴300旋转与电极200通电的先后顺序不予限定)；
3、加热过程中，产生的少量废气，排气阀门420控制排气通道410间断的开关，将废弃排出内腔110；
4、温度传感器500测量内腔110中的温度，达到预定温度后，保持一定时间温度(根据不同种类的活性炭的再生工艺不同而设定不同的保温时间)，停止旋转炉100的旋转以及电极200通电，加热再生过程完成；
5、将进出料口130旋转至炉体120的底部，打开炉盖140，排出再生好的活性炭。
实际上，在排出再生好的高温活性炭之后，使活性炭进入外部冷却单元，收集冷却过程中高温活性炭释放的热量，并应用于待再生的活性炭的预热，还可以进一步的节约能源。
采用本实施例中的活性炭再生装置的整个再生时间缩短至30分钟以内，而传统设备再生时间为至少为30分钟，甚至还有一些设备再生时间达到6个小时或以上，其大大缩短了再生时间。此外，活性炭再生的方法采用电能供能，传统设备有时候采用燃油供能，其能源损失率大，造成了不必要的能源损失。以及，本实施例的活性炭再生装置的炭损耗率≤2％，吸附恢复率95-100％，还可以随开随停，操作方便且简单；而传统设备的炭损耗率在3～18％，吸附恢复率小于95％，忌或开或停。由此可知，本实施例中的活性炭再生装置具有再生时间短、能源损耗低、炭损耗率低、操作方便，进而安全性能高等特点。
本实施例还提供一种活性炭再生方法，请参考图2，所述活性炭再生方法包括以下步骤：
S1:将所述进出料口130旋转至顶部，投入所述活性炭(所述活性炭再生装置包括进出料口130)；
S2:将活性炭投入如上所述的活性炭再生装置中；
S3:旋转所述活性炭再生装置的旋转炉100，使得所述活性炭在所述旋转炉100的内腔中翻转；
S4:所述活性再生装置的电极通电；
S5:在所述活性炭再生装置的电极200的作用下转动激发放电，使所述活性炭升温并受热；
S6:将所述进出料口旋转至底部；
S7:排出所述活性炭。
需理解，所述旋转炉100旋转与电极200通电不分先后顺序。
通过如上所述的活性炭再生方法，通过使所述活性炭在所述旋转炉100的内腔中翻转，在电极200的作用下转动激发放电，使所述活性炭升温并受热，可以快速的加热活性炭，再生时间缩短至30分钟以内，其再生时间短、炭损率低、再生效率高、充分利用能源，同时减少了有机废气的产生，节能环保。该活性炭再生方法具备所述活性炭再生装置所带来的有益效果，此处不再赘述。
综上所述，在本发明提供的一种活性炭再生装置及活性炭再生方法中，所述活性炭再生装置包括：旋转炉以及两个以上的电极；所述旋转炉具有容置活性炭的内腔；所述旋转炉沿径向可转动地设置；两个以上的所述电极相对设置于所述内腔中，并沿所述旋转炉的轴向延伸布置。如此设置，使得旋转炉内的活性炭可以发生运动，运动的活性炭在电极的激发放电，将电能直接转化成为活性炭的热能，进而使得活性炭能够快速加热，同时保持稳定均匀的受热，进而提高了能源利用率；以及，在旋转炉以及电极两个部件的作用下即可完成活性炭的加热再生，其装置结构简单，进而减少装置发生故障的风险，装置故障率低。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种活性炭再生装置，其特征在于，包括：旋转炉以及两个以上的电极；
所述旋转炉具有容置活性炭的内腔；
所述旋转炉沿径向可转动地设置；
两个以上的所述电极相对设置于所述内腔中，并沿所述旋转炉的轴向延伸布置。
2.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述活性炭再生装置还包括两个转轴，两个所述转轴同轴相对设置于所述旋转炉的侧壁上，两个所述转轴的轴线与所述旋转炉的转动轴线重合。
3.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述电极包括石墨电极或者不锈钢电极。
4.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述旋转炉包括炉体、进出料口以及炉盖；所述炉体呈柱形，所述内腔形成于所述炉体内，所述进出料口开设于所述炉体的一端或侧面，并与所述内腔连通，所述炉盖与所述炉体在所述进出料口的位置连接。
5.根据权利要求4所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述炉盖可拆卸或者可开合地与所述炉体连接。
6.根据权利要求4所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述活性炭再生装置还包括排气组件，所述排气组件设置于所述炉体或所述炉盖上，并与所述内腔连通，用于排出所述旋转炉内的气体。
7.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述活性炭再生装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述内腔中。
8.根据权利要求1所述的活性炭再生装置，其特征在于，所述活性炭再生装置还包括电机，所述电机与所述旋转炉传动连接，所述电机用于驱动所述旋转炉旋转。
9.一种活性炭再生方法，其特征在于，所述活性炭再生方法包括以下步骤：
将活性炭投入根据权利要求1-8中任一项所述的活性炭再生装置中；
旋转所述活性炭再生装置的旋转炉，使得所述活性炭在所述旋转炉的内腔中翻转；
将所述活性再生装置的电极通电；
在所述活性炭再生装置的电极的作用下转动激发放电，使所述活性炭升温并受热再生；
排出所述活性炭。
10.根据权利要求9所述的活性炭再生方法，其特征在于，所述活性炭再生装置包括进出料口；
在将活性炭投入根据权利要求1-8中任一项所述的活性炭再生装置中之前，所述活性炭再生方法还包括：将所述进出料口旋转至顶部；在所述活性炭再生装置的电极的作用下转动激发放电，使所述活性炭升温并受热之后，所述活性炭再生方法还包括：将所述进出料口旋转至底部。
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