CN114739121A - 一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法及装置。该方法如下：一、初步沥出被处理活性炭之间的水分，使被处理活性炭无明显渗水；二、将被处理活性炭送入冷风干燥箱中，使得被处理活性炭受到冷风气流吹扫；三、将经过步骤二处理的被处理活性炭送入热风干燥箱，使得被处理活性炭受到热风气流吹扫。本发明将被干燥的活性炭先暴露在冷风气流中，由于冷风气流的温度显著低于活性炭表面水分的温度，故空气侧水蒸气分压力低于饱和活性炭表面水蒸气的分压力，使得冷风气流不断吸收活性炭表面的水分，活性炭表面的含水量快速降低。已完成表面干燥的活性炭再暴露在热风气流中，使得活性炭升温，内部的水蒸气气化，活性炭内部的含水量快速降低。

Description

一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法及装置
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种快速、低能耗去除活性炭水分的方法及装置。
背景技术
由于活性炭经常在包括水处理在内的水下环境或高湿度环境中使用，活性炭表面及气孔内部凝集了一定的水分，并且活性炭孔隙结构发达，比表面积大，容易吸附空气中的水分，如果在活性炭气孔中含有过多的水分，就会降低活性炭的吸附效率。因此，在潮湿活性炭进行吸附前，需要对活性炭进行干燥处理。
常见的干燥活性炭的方法有对流加热干燥、接触加热干燥等。对流加热干燥法是空气通过加热器后变为热空气，将热量带给干燥器并传给活性炭的干燥方法，这种方法利用对流传热方式向潮湿活性炭供热，使活性炭中的水分汽化，形成的水汽同时被空气带走，故空气是载热体又是载湿体。电热鼓风箱是一种常见的对流加热干燥手段，它是一种利用热空气与粉状或颗粒状的活性炭接触，使水分迅速汽化而获得干燥活性炭的方法。电热鼓风箱干燥的去水效果较好，加热时间较短，但是能耗偏高。接触加热干燥法又称加热面传热干燥法，即使用某种加热面与活性炭直接接触，将热量传给活性炭，使其中水分汽化，常见的接触加热干燥设备有滚筒式干燥器，虽然它干燥时间较短，但同样能耗偏高。其他的一些干燥方法，例如机械脱水法，只能去除活性炭中部分水分，干燥效率不高。现有的干燥设备不能快速干燥活性炭，同时又能保障较低的能耗。因此现在急需一种可以快速、低能耗去除活性炭水分的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速、低能耗的活性炭去水分的方法及装置，以解决上述背景中提到的现有干燥装置大多加热时间久、能耗较高的问题。
第一方面，本发明提供一种快速、低能耗去除活性炭水分的方法，其包括以下步骤：
步骤一、初步沥出被处理活性炭之间的水分，使被处理活性炭无明显渗水。
步骤二、将被处理活性炭送入冷风干燥箱中，使得被处理活性炭受到冷风气流吹扫；在水蒸气分压力差异的作用下，冷风气流不断带走被处理活性炭表面的水分，实现被处理活性炭的表面干燥；冷风气流的温度为0℃～10℃。
步骤三、将经过步骤二处理的被处理活性炭送入热风干燥箱，使得被处理活性炭受到热风气流吹扫，使得被处理活性炭内部的水分受热蒸发，实现被处理活性炭的内部干燥；热风气流的温度大于或等于100℃；在被处理活性炭进入热风干燥箱前，通过热风干燥箱输出废气中的余热对被处理活性炭进行预热。
作为优选，冷风干燥箱内的冷风气流和热风干燥箱里的热风气流通过向涡流管输入气流的方式同步得到。
作为优选，对进入热风干燥箱前的被处理活性炭进行预热的具体方式为：将被处理活性炭送入集气箱；集气箱内设置有换热装置；热风干燥箱输出的废气输入换热装置；换热装置通过热交换收集废气中的热量，使得集气箱内的温度升高，对被处理活性炭进行预热。
作为优选，通过依次经过冷风干燥箱、集气箱和热风干燥箱内腔的带式输送机输送被处理活性炭，使得被处理活性炭依次经过冷风干燥箱、集气箱和热风干燥箱。
第二方面，本发明提供一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其包括冷风干燥箱、热风干燥箱、输送装置、集气箱和涡流管。所述输送装置的输送面沿输送方向依次经过冷风干燥箱、集气箱和热风干燥箱的内腔。涡流管的进风口与气源连接。涡流管的冷风出口、热风出口与冷风干燥箱、热风干燥箱的进气接口分别连接。集气箱内设置有换热装置。换热装置的输入端与热风干燥箱的出气口连接。工作过程中，换热装置收集热风干燥箱输出的废气中的余热，对冷风干燥箱输出的活性炭进行预热。
作为优选，所述冷风干燥箱、热风干燥箱的内腔顶部均匀排布有进风通道；各进风通道均连接至对应的进气接口。
作为优选，所述涡流管的进风口与气源之间设置有流量控制阀。
作为优选，冷风干燥箱和热风干燥箱输出的废气均经过尾气吸附模块和风机后输出至外界环境。
作为优选，所述的尾气吸附模块内依次设置有若干层防尘筛网和若干层蜂窝炭吸附层。
作为优选，所述输送装置采用带式输送机。
本发明的有益效果在于：
1.本发明将潮湿的活性炭先暴露在冷风气流中，由于冷风气流的温度显著低于活性炭表面水分的温度，温度越低，空气中因蒸发而产生的水分就越少，冷风气流的湿度也越小，故空气侧水蒸气分压力低于饱和活性炭表面水蒸气的分压力，使得冷风气流不断吸收活性炭表面的水分，活性炭表面的含水量快速降低。冷风气流只是不断吸收活性炭表面的水分，并没有使活性炭表面水分气化，与传统加热气化活性炭表面水分相比，冷风气流干燥所需的能耗更低，但是冷风干燥只能去除活性炭的表面水分，而对于活性炭内部难吸收的水分只能通过加热使之气化来实现彻底干燥。将已完成表面干燥的活性炭再暴露在热风气流中，使得活性炭升温，内部的水蒸气气化，活性炭内部的含水量快速降低。因此，本发明通过冷风与热风依次干燥活性炭，提高了活性炭的干燥效率，整体上降低了能耗。
2.本发明利用涡流管同步生成了所需的冷风气流和热风气流，充分利用涡流管生成的冷风气流和热风气流对活性炭进行干燥，实现活性炭快速干燥的同时，降低了活性炭干燥所需的能耗。
3.本发明将活性炭在通入热风气流前，送入集气箱；集气箱中通过换热管输出热风气流使用后的废气中的热能，对活性炭进行预热，从而提高热风气流的烘干效果，实现了热能的充分利用。
4.本发明在废气出口处设置有尾气处理装置，能够避免受污染的气体直接排入空气中。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图。
图2是本发明实施例3的整体结构示意图。
附图标记：1、冷风干燥箱；2、热风干燥箱；3、输送装置；4、风机；5、尾气吸附模块；6、集气箱；7、涡流管；8、流量控制阀；9、空压机；10、气体管路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，包括冷风干燥箱1、热风干燥箱2、输送装置3、风机4、尾气吸附模块5、集气箱6、涡流管7、流量控制阀8、空压机9和气体管路10。
输送装置3采用带式输送机，用于被处理活性炭进行输送。输送装置3的输送面沿输送方向，依次经过冷风干燥箱1、集气箱6和热风干燥箱2的内腔底部。空压机9的输出端与涡流管7的进风口通过流量控制阀8连接。涡流管7的冷风出口、热风出口与冷风干燥箱1、热风干燥箱2顶部的进气接口分别连接。冷风干燥箱1、热风干燥箱2顶部的进气接口均分散为多个进风通道，从对应的箱体顶部均匀出风。
向涡流管7输入气流时，气流在喷嘴内膨胀后以很高的速度沿切向进入涡流室中形成涡流，由于兰克-赫尔胥效应气流分离成冷、热两股气流；涡流管冷风出口处气流的温度为-10～50℃；涡流管热风出口处气流的温度为100～150℃。冷、热气流分别输入冷风干燥箱1、热风干燥箱2，分别对活性炭表面的外在水分、内部的内在水分进行去除；在冷风干燥箱1中基于低温低湿空气的水蒸气分压和被处理活性炭表面水蒸气分压的不同的原理，去除活性炭的外在水分；在热风干燥箱2中基于热能气化活性炭中水分的原理，去除活性炭的内在水分。
冷风干燥箱1侧部的出气口与风机4通过尾气吸附模块5连接。热风干燥箱2侧部的出气口与集气箱6内的换热管道的输入端连接。集气箱6内的换热管道的输出端与风机4通过尾气吸附模块5连接。换热管道呈蛇形排布，用于实现热风气流与集气箱6内部气体的热交换，从而提高集气箱6内的温度，对通过集气箱6的活性炭进行预热，提高热风烘干的效果。冷风干燥箱1和集气箱6既可以使用各自独立的风机4和尾气吸附模块5，也可以共用同一套风机4和尾气吸附模块5。
尾气吸附模块5内依次设置有若干层防尘筛网和若干层蜂窝炭吸附层，用于吸附经过冷风干燥箱1和热风干燥箱2的废气，避免二次污染。该装置各组成部分之间通过气体管路10实现可拆卸式密封连接。
实施例2
利用实施例1所述装置实现快速、低能耗去除活性炭水分的方法，包括以下步骤：
步骤一、初步沥出被处理活性炭之间的水分，使被处理活性炭无明显渗水，实现这一步后测得活性炭的初始含水率为40％。
步骤二、空压机9启动，向涡流管7提供高速气流；同时，冷风干燥箱1和集气箱对应的风机4启动，开始引风；将被处理活性炭送上输送装置3的输入端，使得被处理活性炭在输送带驱动下依次通过冷风干燥箱1、集气箱6和热风干燥箱2。
经空压机产生的气流通过流量控制阀8控制流量，由气体管路10进入涡流管7中，气流在涡流管7中产生漩涡分离出了冷、热两股气流：涡流管7的冷风出口输出冷风气流，冷风气流经气体管路10均匀分散到冷风干燥箱1内腔顶部的不同位置，并自上而下吹向被处理活性炭。冷风气流进入冷风干燥箱1时的温度可达到0～10℃，以此去除活性炭的表面水分。
涡流管7的热风出口产生热风气流；热风气流经气体管路10均匀分散到热风干燥箱2内腔顶部的不同位置，并自上而下吹向被处理活性炭；热风气流进入热风干燥箱2时的温度大于或等于100℃，以此去除活性炭的内在水分。完成干燥后的活性炭测得的含水率降低到了5％。
热风干燥箱2输出的废气进入到集气箱6内的换热管，换热管的内外之间进行热交换，使得集气箱6内的温度升高。当经过冷风干燥箱1的被处理活性炭进入集气箱6时，集气箱6内部升高的温度实现被处理活性炭的预热干燥；从而提高被处理活性炭在热风干燥箱2中烘干的效果。由于热风干燥箱2输出的废气是通过换热管将释放自身热量，不与被处理活性炭直接接触，故废气中携带的水分和有机污染物不会对被处理活性炭产生影响。
冷风干燥箱1与热风干燥箱2产生的废气通过尾气吸附模块5排入空气中。
实施例3
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：设置两组涡流管7、流量控制阀8和空压机9，同时对冷风干燥箱1和热风干燥箱2供气，进一步提高干燥效率。

Claims (10)

1.一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、初步沥出被处理活性炭之间的水分；
步骤二、将被处理活性炭送入冷风干燥箱中，使得被处理活性炭受到冷风气流吹扫；在水蒸气分压力差异的作用下，冷风气流不断带走被处理活性炭表面的水分，实现被处理活性炭的表面干燥；冷风气流的温度为0℃～10℃；
步骤三、将经过步骤二处理的被处理活性炭送入热风干燥箱，使得被处理活性炭受到热风气流吹扫，使得被处理活性炭内部的水分受热蒸发，实现被处理活性炭的内部干燥；热风气流的温度大于或等于100℃；在被处理活性炭进入热风干燥箱前，通过热风干燥箱输出废气中的余热对被处理活性炭进行预热。
2.根据权利要求1所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法，其特征在于：冷风干燥箱内的冷风气流和热风干燥箱内的热风气流通过向涡流管输入气流的方式同步得到。
3.根据权利要求1或2所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法，其特征在于：对进入热风干燥箱前的被处理活性炭进行预热的具体方式为：将被处理活性炭送入集气箱；集气箱内设置有换热装置；热风干燥箱输出的废气输入换热装置；换热装置通过热交换收集废气中的热量，使得集气箱内的温度升高，对被处理活性炭进行预热。
4.根据权利要求3所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除方法，其特征在于：通过依次经过冷风干燥箱、集气箱和热风干燥箱内腔的带式输送机输送被处理活性炭，使得被处理活性炭依次经过冷风干燥箱、集气箱和热风干燥箱。
5.一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其特征在于：包括冷风干燥箱(1)、热风干燥箱(2)、输送装置(3)、集气箱(6)和涡流管(7)；所述输送装置(3)的输送面沿输送方向依次经过冷风干燥箱(1)、集气箱(6)和热风干燥箱(2)的内腔；涡流管(7)的进风口与气源连接；涡流管(7)的冷风出口、热风出口与冷风干燥箱(1)、热风干燥箱(2)的进气接口分别连接；集气箱(6)内设置有换热装置；换热装置的输入端与热风干燥箱(2)的出气口连接；工作过程中，换热装置收集热风干燥箱(2)输出的废气中的余热，对冷风干燥箱(1)输出的活性炭进行预热。
6.根据权利要求5所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其特征在于：所述冷风干燥箱(1)、热风干燥箱(2)的内腔顶部均匀排布有进风通道；各进风通道均连接至对应的进气接口。
7.根据权利要求5中任意一项所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其特征在于：所述涡流管(7)的进风口与气源之间设置有流量控制阀(8)。
8.根据权利要求5中任意一项所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其特征在于：所述冷风干燥箱(1)和热风干燥箱(2)输出的废气均经过尾气吸附模块(5)和风机(4)输出至外界环境。
9.根据权利要求8中任意一项所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其特征在于：所述的尾气吸附模块(5)内依次设置有若干层防尘筛网和若干层蜂窝炭吸附层。
10.根据权利要求5中任意一项所述的一种快速、低能耗的活性炭水分去除装置，其特征在于：所述输送装置(3)采用带式输送机。
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