CN114917889B - 一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法及装置。该电热再生方法如下：一、将被再生的颗粒活性炭填充到再生腔室内的两块电极板之间。两块电极板的间距可调，且与电源连接。随着两块电极板的间距调整，颗粒活性炭能够在两块电极板之间流动，使得颗粒活性炭整体的长度和截面积发生变化。二、在颗粒活性炭的电阻率的过程中，调节两块电极板间距，抵消电阻率变化带来的影响，使得电热再生功率P保持恒定，直到颗粒活性炭完成电热再生。本发明解决了活性炭在再生过程中电阻率变化带来的电热再生功率变化问题，使得电热再生功率能够保持在最佳的额定功率，相比于现有技术显著提高了再生效率。
Description
技术领域
本发明属于活性炭再生技术领域，具体涉及一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法及装置。
技术背景
活性炭是内部孔隙结构发达、力学强度高、比表面积大、化学性质稳定、吸附能力强的优良吸附材料，广泛应用于化工、冶金、交通、农业、医药卫生、军事和环境保护等各个领域。一般使用恒定电流对其进行电热再生；但是，由于活性炭的电阻率随温度变化而变化，故在使用恒定电流再生活性炭的过程中，会由于活性炭电阻变化导致电热再生功率不稳定，且温度越高功率越低，进而使得整体电热再生效率降低。
发明内容
本发明的目的是对活性炭再生过程中再生效率的提高，使得活性炭可以保持在一个恒定功率下进行再生，提升再生效率，即一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法及装置。
第一方面，本发明提供一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法，其具体步骤如下：
步骤一、将被再生的颗粒活性炭填充到再生腔室内的两块电极板之间。两块电极板的间距可调，且与电源连接。随着两块电极板的间距调整，颗粒活性炭能够在两块电极板之间流动，使得颗粒活性炭整体的长度和截面积发生变化。
步骤二、电源对两块电极板供电，对颗粒活性炭进行电热再生；在再生过程中，颗粒活性炭的电阻率随温度的变化而发生变化；在颗粒活性炭电阻率变化的过程中，调节两块电极板的间距，使得再生腔室内的颗粒活性炭整体的长度L和截面积S发生变化，抵消电阻率变化对颗粒活性炭整体电阻的影响，使得电热再生功率P保持恒定，直到颗粒活性炭完成电热再生。
作为优选，电热再生的过程中，持续检测颗粒活性炭整体的输入电压U和输入电流I，并计算电热再生功率P；利用计算得到的电热再生功率P，对两块电极板的间距进行负反馈调节，使得电热再生功率P保持恒定或在预设的范围内波动。
作为优选，在电热再生的过程中，通过显示器实时显示输入电压U和输入电流I。
作为优选，所述的电源采用恒流电源。
作为优选，通过温度传感器检测再生腔室内颗粒活性炭的温度，并根据温度值和活性炭电阻率随温度的变化关系获得活性炭电阻率大小；根据活性炭电阻率的变化情况调节两块电极板的间距，使得电热再生功率P保持恒定。
作为优选，通过检测输入电压U，计算电热再生功率P＝U·I；其中，I为输入电流；根据电热再生功率P的变化情况调节两块电极板的间距，使得电热再生功率P保持恒定。
第二方面，本发明提供一种饱和活性炭恒定功率的电热再生装置，包括第一电极板、第二电极板和推拉动力元件。底座上固定有第一电极板和两块轨道板。第一电极板位于两块轨道板的同一端。第二电极板与两块轨道板滑动连接，并位于两块轨道板之间。底座、第一电极板、第二电极板和两块轨道板形成顶部开放，其他位置均封闭的再生腔室。通过滑动调节第二电极板的位置，能够调整再生腔室的长度。第二电极板由推拉动力元件驱动进行滑动。第一电极板和第二电极板与电源连接。工作过程中，通过推拉动力元件调节第二电极板的位置，来使得第一电极板与第二电极板之间的电阻保持恒定。
作为优选，所述的推拉动力元件采用气缸、液压缸或电动推杆。
作为优选，所述底座和轨道板的材质均为耐高温材料。
作为优选，其中一块轨道板的内侧固定有温度传感器；温度传感器伸入再生腔室内，用于检测再生腔室内的温度值。
本发明的有益效果：
本发明使用恒流电源对颗粒活性炭进行电热再生，并通过调节两块电极板的间距来改变电极板之间活性炭的电阻，解决了活性炭在再生过程中电阻率变化带来的电热再生功率不稳定问题，使得电热再生功率能够保持在最佳的额定功率，相比于现有技术显著提高了再生效率。
附图说明
图1为本发明的俯视示意图：
图2为本发明的侧面剖视示意图；
图3为活性炭电阻率随温度变化的曲线图。
图中：1为正极接线柱；2为负极接线柱；3为第一电极板；4为第二电极板；5为气缸；6为温度传感器。
具体实施方式
实施例1
如图1和2所示，一种饱和活性炭恒定功率的电热再生装置，包括第一电极板3、第二电极板4、气缸5、温度传感器6、显示器和电源箱。底座和轨道板的材质均为耐高温材料(具体为能够在900℃环境下持续使用)。底座上固定有第一电极板3和两块轨道板。第一电极板3位于两块轨道板的同一端。第二电极板4与两块轨道板滑动连接，并位于两块轨道板之间。底座、第一电极板3、第二电极板4和两块轨道板形成顶部开放，其他位置均封闭的再生腔室。通过滑动调节第二电极板4的位置，能够动态调整再生腔室的长度，进而改变第一电极板3与第二电极板4的间距，调节第一电极板3与第二电极板4之间的活性炭的电阻。温度传感器6固定在其中一块轨道板上，且伸入再生腔室内，用于检测再生腔室内的温度值，从而检测活性炭再生的进程。
气缸5固定在底座上，且位于第二电极板4远离第一电极板3的一侧，气缸的活塞杆与第二电极板4的外侧面固定；气缸5用于用第二电极板4滑动，从而调节第一电极板3与第二电极板4的间距。气缸5能够替换为电动推杆，从而提高第二电极板4的定位精度。第一电极板3和第二电极板4的尺寸均为280mm×100mm×10mm，初始间距为65mm。气缸的最大行程为75mm。正极接线柱1、负极接线柱2分别固定在第一电极板3、第二电极板4的相背侧面上。电源箱内的恒流电源的输出接口与正极接线柱1、负极接线柱2连接，用于为电热再生提供恒定电流；显示器用于显示电热再生时的电流值和电压值。当在再生腔室中加入经过使用的颗粒活性炭时，颗粒活性炭自动平铺在再生腔室内，与第一电极板3和第二电极板4接触。
在电热再生的过程中，颗粒活性炭的温度升高；该过程中，活性炭的电阻率随温度的变化而发生变化；活性炭的电阻率与温度的变化关系如图3所示；为使得两块电极板之间的电阻值保持不变，通过拉动第二电极板来调节第一电极板3与第二电极板4的间距，以此消除活性炭再生过程中电阻率变化带来的影响，使得电热再生功率可以保持恒定。
当气缸带动第二电极板远离第一电极板时，使得第一电极板3与第二电极板4的间距变大，第一电极板3与第二电极板4之间的颗粒活性炭整体的长度L增大，纵截面积S减小，电阻R增大；反之，电阻R减小。
使用前述电热再生装置进行恒定功率电热再生的方法，具体步骤如下：
步骤一、将饱和颗粒活性炭填充到再生腔室中，饱和颗粒活性炭的顶部不超过轨道板的顶部；通过电源箱向正极接线柱1和负极接线柱2提供恒定电流I。
步骤二、根据温度传感器检测到的温度值和活性炭电阻率随温度的变化曲线，实时获得活性炭的电阻率；根据电阻公式计算出第一电极板3与第二电极板4之间的颗粒活性炭整体的电阻；其中，ρ为颗粒活性炭的电阻率；L为第一电极板3与第二电极板4的间距；S为颗粒活性炭整体的纵截面积。当颗粒活性炭的电阻率ρ发生变化时，气缸带动第二电极板移动，使得L/S与ρ反向变化，从而让颗粒活性炭整体的电阻保持不变，进而让颗粒活性炭在恒定电流下保持恒定的再生功率。
步骤三、电热再生结束后，电源箱内的恒流源停止供电。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：在电热再生的过程中，实时检测输入电压U的大小，并计算电热再生功率P＝UI；其中，I为输入电流；当电热再生功率P增大时，气缸带动第二电极板4靠近第一电极板3移动，减小颗粒活性炭整体的电阻；当电热再生功率P减小时，气缸带动第二电极板4远离第一电极板3移动，增大颗粒活性炭整体的电阻；使得电热再生功率P保持恒定。
同时，显示器实时显示电热再生的输入电流和输入电压。
Claims (7)
1.一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法，其特征在于：步骤一、将被再生的颗粒活性炭填充到再生腔室内的两块电极板之间；两块电极板的间距可调，且与电源连接；随着两块电极板的间距调整，颗粒活性炭能够在两块电极板之间流动，使得颗粒活性炭整体的长度和截面积发生变化；
步骤二、电源对两块电极板供电，对颗粒活性炭进行电热再生；在再生过程中，颗粒活性炭的电阻率随温度的变化而发生变化；在颗粒活性炭电阻率变化的过程中，调节两块电极板的间距，使得再生腔室内的颗粒活性炭整体的长度L和截面积S发生变化，抵消电阻率变化对颗粒活性炭整体电阻的影响，使得电热再生功率P保持恒定，直到颗粒活性炭完成电热再生；
采用以下两种方式中的任意一种控制电热再生功率P保持恒定：
方式一、电热再生的过程中，持续检测颗粒活性炭整体的输入电压U和输入电流I，并计算电热再生功率P；利用计算得到的电热再生功率P，对两块电极板的间距进行负反馈调节，使得电热再生功率P保持恒定；
方式二、通过温度传感器检测再生腔室内颗粒活性炭的温度，并根据温度值和活性炭电阻率随温度的变化关系获得活性炭电阻率大小；根据活性炭电阻率的变化情况调节两块电极板的间距，使得电热再生功率P保持恒定。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法，其特征在于：所述的电源采用恒流电源。
3.根据权利要求1所述的一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生方法，其特征在于：在电热再生的过程中，通过显示器实时显示输入电压U和输入电流I。
4.一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生装置，包括第一电极板（3）和第二电极板（4）；其特征在于：还包括推拉动力元件；该颗粒活性炭恒定功率的电热再生装置用于执行如权利要求1所述的电热再生方法；底座上固定有第一电极板（3）和两块轨道板；第一电极板（3）位于两块轨道板的同一端；第二电极板（4）与两块轨道板滑动连接，并位于两块轨道板之间；底座、第一电极板（3）、第二电极板（4）和两块轨道板形成顶部开放，其他位置均封闭的再生腔室；通过滑动调节第二电极板（4）的位置，能够调整再生腔室的长度；第二电极板（4）由推拉动力元件驱动进行滑动；第一电极板（3）和第二电极板（4）与电源连接；工作过程中，通过推拉动力元件调节第二电极板（4）的位置，来使得第一电极板（3）与第二电极板（4）之间的电阻保持恒定。
5.根据权利要求4所述的一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生装置，其特征在于：所述的推拉动力元件采用气缸、液压缸或电动推杆。
6.根据权利要求4所述的一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生装置，其特征在于：所述底座和轨道板的材质均为耐高温材料。
7.根据权利要求4所述的一种颗粒活性炭恒定功率的电热再生装置，其特征在于：其中一块轨道板的内侧固定有温度传感器（6）；温度传感器（6）伸入再生腔室内，用于检测再生腔室内的温度值。
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