CN214051672U - 废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，包括依次相连通的进料仓、进料装置、干燥设备、高温原位热裂解设备、冷却出料装置、出料仓；所述进料装置包括无轴螺旋输送器，为变频可控的全封闭输送机，通过调整输送器转速调整进料量；所述进料装置上部的进料仓内设置有物位计，用来检测物料物位；本实用新型的优点在于：采用天然气燃烧加热方式，以紧凑而合理的设置实现热能利用效率的提高，降低热能损耗，具有吸附恢复率高、再生效果稳定、炭损低、适用范围广等优势。

Description

废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种废活性炭再生处理设备，具体地说是一种废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，属于废活性炭再生处理设备领域。

背景技术

活性炭具有高度发达的孔隙结构和极大的比表面积，无毒无味，对分子具有极强的吸附能力，可有效吸附和净化气相和水相环境中的有机和无机污染物，广泛应用在医药、化工、食品、环保治理等领域，用于脱色除臭、净化废水，以及吸附甲醛、VOCS、烟尘等有毒有害物质。虽然活性炭较强的吸附能力为企业解决了工业生产过程中的废水废气处理等问题，但是活性炭经过多次吸附反应后，内部产生的化学变化和结构变化会导致活性炭活性降低，比表面积下降，吸附能力无法满足生产需要而成为废活性炭。按照《国家危险废物名录》规定，沾染危险废物的废活性炭属于危险废物。即活性炭吸附了VOCs、甲醛、含苯废气、重金属等危险废物名录中规定的有毒有害物质，其便属于危险废物，如何处置成为企业面临的新问题。

活性炭再生(或称活化)，是指用物理或化学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子以去除，恢复其吸附性能，达到重复使用目的。

目前活性炭的再生技术主要有热再生法、溶剂再生法、生物再生法、电化学再生法等。

1、加热再生法

加热再生过程是利用吸附饱和活性炭中的吸附质能过在高温下从活性炭孔隙中解吸的特点，使吸附质在高温下解吸，从而使活性炭原来被堵塞的孔隙打开，恢复其吸附性能。施加高温后，分子振动能增加，改变其吸附平衡关系，使吸附质分子脱离活性炭表面进人气相。加热再生由于能够分解多种多样的吸附质而具有通用性，而且再生彻底。加热再生有再生率高，再生时间短(颗粒炭30—60min，粉状炭几秒钟)等优点，但也有再生损失大(每次损失约3％ 一10％)，运转条件严格，操作费用大等缺点。

2、溶剂再生法

溶剂再生法的原理是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从活性炭上脱附下来。根据所用溶剂的不同可分为无机溶剂再生法和有机溶剂再生法。前者用无机酸(H2SO4 、HC1等)或碱(NaOH等)作为再生溶剂；后者用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂、萃取吸附在活性炭上的吸附质。

3、生物再生法

生物再生法是利用微生物将活性炭表面吸附的有机污染物降解。生物再生法与污水处理中的生物法相类似，也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小，有的只有几纳米，微生物不能进入这样的孔隙，通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象，即细胞酶流至胞外，而活性炭对酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。活性炭生物再生的设备和工艺均比较简单、且方法本身对活性炭无危害作用。但是有机物氧化速度缓慢、再生时问长，吸附容量的恢复程度有限，更重要的是对吸附质具有一定选择性，生物不能降解的吸附质不能应用此法。

4、电化学再生法

电化学再生的工作原理如同电解池的电解，在电解质存在的条件下将吸附质脱附并氧化，使活性炭得以再生” 。该方法 将活性炭填充在两个主电极之间，在电解液中加以直流电场，活性炭在电场作用下极化，一端成阳极，另一端呈阴极，形成微电解槽，在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应，吸附在活性炭上的污染物大部分被分解，小部分因电泳力作用发生脱附而使活性炭再生。再生操作采用间歇搅拌槽电化学反应器或固定床反应器。该方法操作方便且效率高、能耗低, 但其处理对象所受局限性较少。

其中，加热再生是目前活性炭再生领域应用最广泛的一种方法。加热再生装置有多种形式。目前国内外使用较多的有多层式、回转式、流化床式、移动床式等。传统的多层式或者是流化床都是存在着很多的问题，主要有受热不均匀、对活性炭的种类适应性低、热效率低等问题；传统回转窑的主要缺点：①所属设备、材料多，建设费用大；②由于回转窑热损失大，所以单位产品所消耗的原料和燃料量多；③回转窑锻烧的主要缺点是碳质烧损大，回收率比较低。

发明内容

本实用新型的目的在于，设计了一种废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，采用天然气燃烧加热方式，以紧凑而合理的设置实现热能利用效率的提高，降低热能损耗，具有吸附恢复率高、再生效果稳定、炭损低、适用范围广等优势。

本实用新型的技术方案为：

废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，包括依次相连通的进料仓、进料装置、干燥设备、高温原位热裂解设备、冷却出料装置、出料仓；所述进料仓接收并暂存废活性炭；所述进料装置将旧活性炭密封输送至高温原位热裂解设备；所述干燥设备对废活性炭进行干燥脱水处理；所述高温原位热裂解设备对废活性炭进行活化再生得到再生后产物，再生后产物包括热解燃气及再生活性炭；所述冷却出料装置用来对所述高温原位热裂解设备活化再生后的活性炭进行降温后排出；所述出料仓接收并暂存冷却后的再生活性炭。

进一步的，所述进料装置接收废活性炭并将其密封输送至干燥设备；所述进料装置包括无轴螺旋输送器，为变频可控的全封闭输送机，通过调整输送器转速调整进料量；所述进料装置上部的进料仓内设置有物位计，用来检测物料物位，通过料封保证干燥设备进料口的密封，进而保证热解再生过程是在无氧状态下进行。

进一步的，所述进料装置水平设置，一侧上端设有进料口，与所述进料仓底端相连，用来密封输送废活性炭给所述干燥设备；所述进料装置另一侧底部设置出料口，所述出料口与所述干燥设备的上部进料口相连接；所述无轴螺旋输送器为全封闭式输送机，配有1台电机和1台减速机和变频器，计量输送待处理的废活性炭。

进一步的，所述进料仓内设置有物位计，用于监测废活性炭在进料仓内的物位并确保物位始终维持在最底物位以上以达到料封的目的；其大小至少可暂存1h待再生的废活性炭。

进一步的，所述干燥设备的作用为利用高温原位热裂解设备产生的天然气燃烧的高温烟气余热对废活性炭进行干燥脱水，回收了部分热量；所述废活性炭在干燥设备内通过有轴螺旋推进器缓慢移动，与高温原位热裂解设备产生的天然气燃烧的高温烟气进行间接换热以去除废活性炭中的水分。所述高温烟气的温度为300-500℃，经换热后烟气温度降到100℃以下，废活性炭的含水率可降低5%-20%。

进一步的，所述干燥设备包括上部进料口、下部出料口，外部设有烟气套管，内部设有有轴螺旋推进器，所述外部烟气套管设有烟气进口和烟气出口；所述上部进料口与所述进料装置底部的出料口连接；所述下部出料口与高温原位热裂解活化再生处理设备的热解进料口连接；所述烟气套管设置挡板，以增加烟气在套管内的停留时间，提高换热效率；所述烟气进口位于所述干燥设备的左侧下部，所述烟气出口位于所述干燥设备的右侧上部；所述有轴螺旋推进器配有1台电机和1台减速机和变频器，可将废活性炭缓慢可控的进行输送。

进一步的，所述高温原位热裂解设备设有热解进料口、热解出料口及天然气燃烧器，所述热解进料口与所述干燥设备相连，所述热解出料口与所述冷却出料装置相连，所述天然气燃烧器为高温原位热裂解设备供热。

进一步的，所述高温原位热裂解设备的作用为对旧活性炭进行活化再生。废活性炭在高温原位热裂解设备作缓慢直线移动，与天然气燃烧器提供的热源进行充分接触，炉内温度控制在600-850℃，在不同时段和温度段内，将活性炭表面和孔隙中的有机物和游离炭除掉，完成活性炭的再生。

进一步的，所述高温原位热裂解设备最外层为热解炉腔，所述热解炉腔左侧顶部设有热解炉烟气出口；所述热解炉腔从外到里依次为钢板、保温棉和耐火砖；所述热解炉腔内设有天然气燃烧器，所述天然气燃烧器将天然气与空气按照配比混合后送进燃烧器进行燃烧，燃烧后的高温烟气为高温原位热裂解设备提供热源；所述天然气燃烧器设有若干个，两侧交叉插入所述热解炉腔，为高温原位热裂解设备供热；所述天然气燃烧器设有烧嘴控制器，所述烧嘴控制器采集炉内均匀分布的热电偶传感器模拟量信号，通过烧嘴控制器对各个区域烧嘴进行单独控制，实现温度可调保证炉内各区域温度均匀并保持安全运行温度；所述天然气燃烧器设置明火检验装置，在燃烧头意外熄火后自动检测点火；热解炉管为高温原位热裂解设备的主反应管，水平设置在所述热解炉腔内，所述热解炉管内部设置有不连续式螺旋推进装置，所述热解炉管一侧设置热解进料口，另一侧设置热解燃气出口和热解出料口；所述热解进料口与所述干燥设备的下部出料口连接；所述热解出料口与所述冷却出料装置的顶部进料口连接。

进一步的，所述不连续式螺旋推进装置对原料进行翻转搅拌及推进。所述不连续式螺旋推进装置采用间断叶片式螺旋推进结构，叶片为中空环状扇形片，采用单条耐高温钢带进行连接加固。所述螺旋推进装置转速控制在0.5-20转/分钟。

进一步的，所述冷却出料装置为水套换热式螺旋输送器，其作用是输送并冷却再生活性炭，将其温度降至30-50℃，以便于储存。

进一步的，所述冷却出料装置包括顶部进料口、底部出料口，外部设有冷却水水套，内部设有有轴螺旋输送器，所述冷却水水套设有冷却水进口和冷却水出口；所述顶部进料口与所述热解炉管的热解出料口连接；所述底部出料口与所述出料仓连接。

进一步的，所述冷却水水套设置有挡板，以增加冷却水在冷却水套内的停留时间，提高冷却效率。

进一步的，所述冷却水进口位于所述冷却出料装置右侧下部，所述冷却水出口位于所述冷却出料装置左侧上部。

进一步的，所述有轴螺旋输送器将再生活性炭缓慢可控的进行输送。

本实用新型的有益效果为：经过高温无氧热解的方式，将活性炭表面和空隙里的有机物和游离炭进行高温热分解，进而从活性炭内消除；采用天然气燃烧加热方式，以紧凑而合理的设置实现热能利用效率的提高，降低热能损耗，具有吸附恢复率高、再生效果稳定、炭损低、适用范围广等优势。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备的结构示意图；

图2为本发明实施例进料装置的结构示意图；

图3为本发明实施例干燥设备的结构示意图；

图4、图5为本发明实施例高温原位热裂解设备的结构示意图；

图6为本发明实施例冷却出料装置的结构示意图；

图中：1、进料仓；2、进料装置；3、干燥设备；4、高温原位热裂解设备；5、冷却出料装置；6、出料仓；201、进料口；202、无轴螺旋输送器；203、出料口；301、上部进料口；302、烟气套管；303、烟气进口；304、烟气出口；305、有轴螺旋推进器；306、下部出料口；401、热解炉腔；402、热解炉管；403、天然气燃烧器；404、热解炉烟气出口；405、热解燃气出口；406、热解进料口；407、热解出料口；408、不连续式螺旋推进装置；501、顶部进料口；502、冷却水水套；503、冷却水进口；504、冷却水出口；505、有轴螺旋输送器；506、底部出料口。

具体实施方式

以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，包括依次相连通的进料仓1、进料装置2、干燥设备3、高温原位热裂解设备4、冷却出料装置5、出料仓6；所述进料仓1接收并暂存废活性炭；所述进料装置2将旧活性炭密封输送至高温原位热裂解设备；所述干燥设备3对废活性炭进行干燥脱水处理；所述高温原位热裂解设备4对废活性炭进行活化再生得到再生后产物，再生后产物包括热解燃气及再生活性炭；所述冷却出料装置5用来对所述高温原位热裂解设备活化再生后的活性炭进行降温后排出；所述出料仓6接收并暂存冷却后的再生活性炭。

下面结合图2-6分别对本发明的活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备中的进料装置2、干燥设备3、高温原位热裂解设备4、冷却出料装置5进行详细说明。

所述进料装置2其作用为接收废活性炭并将其密封输送至干燥设备2；所述进料装置2采用无轴螺旋输送器202，为变频可控的全封闭输送机，通过调整输送器转速调整进料量；所述进料装置2上部的进料仓1内设置有物位计，用来检测物料物位，通过料封保证干燥设备进料口的密封，进而保证热解再生过程是在无氧状态下进行。

如图2所示，所述进料装置2水平设置，其一侧上端设有进料口201，与所述进料仓1底端相连，用来密封输送废活性炭给所述干燥设备；所述进料装置2另一侧底部设置出料口203，所述出料口203与所述干燥设备3的上部进料口301相连接；所述无轴螺旋输送器202为全封闭式输送机，配有1台电机和1台减速机和变频器，计量输送待处理的废活性炭。

所述进料仓1内设置有物位计，用于监测废活性炭在进料仓内的物位并确保物位始终维持在最底物位以上（通过物位计控制，设定低物位，低物位时，进料装置2停止进料）以达到料封的目的；其大小至少可暂存1h待再生的废活性炭。

在其他的具体实施方式中，进料仓1的容量大小可在0.2-2m³范围内改变，无轴螺旋输送器的直径可在0.2-1m的范围内改变，长度可在0.5-5m的范围内改变，具体根据有机固废的处理量进行变更。

所述干燥设备3的作用为利用高温原位热裂解设备4产生的天然气燃烧的高温烟气余热对废活性炭进行干燥脱水，回收了部分热量；所述废活性炭在干燥设备3内通过有轴螺旋推进器305缓慢移动，与高温原位热裂解设备4产生的天然气燃烧的高温烟气进行间接换热以去除废活性炭中的水分。所述高温烟气的温度为300-500℃，经换热后烟气温度降到100℃以下，废活性炭的含水率可降低5%-20%。

如图3所示，所述干燥设备3包括上部进料口301、下部出料口306，外部设有烟气套管302，内部设有有轴螺旋推进器305，所述外部烟气套管302设有烟气进口303和烟气出口304；所述上部进料口301与所述进料装置底部的出料口203连接；所述下部出料口306与高温原位热裂解活化再生处理设备的热解进料口406连接；所述烟气套管302设置挡板，以增加烟气在套管内的停留时间，提高换热效率；所述烟气进口303位于所述干燥设备3的左侧下部，所述烟气出口304位于所述干燥设备的右侧上部；所述有轴螺旋推进器305配有1台电机和1台减速机和变频器，可将废活性炭缓慢可控的进行输送。

所述高温原位热裂解设备4设有热解进料口406、热解出料口407及天然气燃烧器403，所述热解进料口406与所述干燥设备3相连，所述热解出料口407与所述冷却出料装置5相连，所述天然气燃烧器403为高温原位热裂解设备供热。

所述高温原位热裂解设备4的作用为对旧活性炭进行活化再生。废活性炭在高温原位热裂解设备4作缓慢直线移动，与天然气燃烧器403提供的热源进行充分接触，炉内温度控制在600-850℃，在不同时段和温度段内，将活性炭表面和孔隙中的有机物和游离炭除掉，完成活性炭的再生。

如图4、图5所示，所述高温原位热裂解设备4包括热解炉腔401、热解炉管402、天然气燃烧器403、热解炉烟气出口404、热解燃气出口405、热解进料口406，热解出料口407；所述高温原位热裂解设备4最外层为所述热解炉腔401，所述热解炉腔401左侧顶部为所述热解炉烟气出口404；所述热解炉腔401从外到里依次为钢板、保温棉和耐火砖；所述热解炉腔401内为所述天然气燃烧器403，所述天然气燃烧器403将天然气与空气按照配比混合后送进燃烧器进行燃烧，燃烧后的高温烟气为高温原位热裂解设备4提供热源；所述天然气燃烧器403设有若干个，两侧交叉插入所述热解炉腔401，为高温原位热裂解设备4供热；所述天然气燃烧器403设有烧嘴控制器，所述烧嘴控制器采集炉内均匀分布的热电偶传感器模拟量信号，通过烧嘴控制器对各个区域烧嘴进行单独控制，实现温度可调保证炉内各区域温度均匀并保持安全运行温度；所述天然气燃烧器403的数量为6-12只，具体根据废活性炭的处理量进行变更；所述天然气燃烧器403设置明火检验装置，在燃烧头意外熄火后自动检测点火；所述热解炉管402为高温原位热裂解设备4的主反应管，水平设置在所述热解炉腔401内，所述热解炉管402内部设置有不连续式螺旋推进装置408，所述热解炉管402一侧设置热解进料口406，另一侧设置热解燃气出口405和热解出料口407；所述热解进料口406与所述干燥设备3的下部出料口306连接；所述热解出料口407与所述冷却出料装置5的顶部进料口501连接。

所述不连续式螺旋推进装置408配有1台电机和1台减速机和变频器，其作用是对原料进行翻转搅拌及推进。

所述不连续式螺旋推进装置408采用间断叶片式螺旋推进结构，叶片为中空环状扇形片，采用单条耐高温钢带进行连接加固。所述螺旋推进装置转速控制在0.5-20转/分钟。

所述热解炉管402的数量为1-8根，具体根据废活性炭的处理量进行变更。

所述冷却出料装置5为水套换热式螺旋输送器，其作用是输送并冷却再生活性炭，将其温度降至30-50℃，以便于储存。

如图6所示，所述冷却出料装置5包括顶部进料口501、底部出料口506，外部设有冷却水水套502，内部设有有轴螺旋输送器505，所述冷却水水套505设有冷却水进口503和冷却水出口504；所述顶部进料口501与所述热解炉管402的热解出料口407连接；所述底部出料口506与所述出料仓6连接。

所述冷却水水套502设置有挡板，以增加冷却水在冷却水套内的停留时间，提高冷却效率。

所述冷却水进口503位于所述冷却出料装置5右侧下部，所述冷却水出口504位于所述冷却出料装置5左侧上部。

所述有轴螺旋输送器505配有1台电机和1台减速机和变频器，可将再生活性炭缓慢可控的进行输送。

所述冷却出料装置的数量为1-3台，具体根据废活性炭的处理量进行变更。

工作流程：

所述废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，为废旧活性炭加热再生设备。废旧活性炭先进入干燥设备将含水率降到20-30%左右后进入高温原位热裂解设备进行高温再生，高温原位热裂解设备在不同时段和温度段内，将活性炭表面和孔隙中的有机物和游离炭通过三个阶段除掉，完成活性炭的再生。（1）温度100-150℃时，活性炭内吸附的水分及部分低沸点的有机物挥发；（2）温度600-700℃时，活性炭内携带的有机物在无氧的条件下进行热裂解，转化为热解燃气及固体残渣；（3）温度850℃左右时，残留在活性炭微孔中碳化物与热解气中的水蒸汽、二氧化碳等氧化性气体进行气化反应生成C0₂，CO等气体，进而使微孔表面得到清理，恢复其吸附性能。再生后的活性炭进入冷却出料装置冷却到常温后可再次利用。

Claims (7)

1.废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：包括依次相连通的进料仓、进料装置、干燥设备、高温原位热裂解设备、冷却出料装置、出料仓；所述进料装置包括无轴螺旋输送器，为变频可控的全封闭输送机，通过调整输送器转速调整进料量；所述进料装置上部的进料仓内设置有物位计，用来检测物料物位；所述进料装置水平设置，一侧上端设有进料口，与所述进料仓底端相连，用来密封输送废活性炭给所述干燥设备；所述进料装置另一侧底部设置出料口，所述出料口与所述干燥设备的上部进料口相连接；所述无轴螺旋输送器为全封闭式输送机；所述干燥设备包括上部进料口、下部出料口，外部设有烟气套管，内部设有有轴螺旋推进器，所述外部烟气套管设有烟气进口和烟气出口；所述上部进料口与所述进料装置底部的出料口连接；所述下部出料口与高温原位热裂解活化再生处理设备的热解进料口连接；所述烟气套管设置挡板；所述烟气进口位于所述干燥设备的左侧下部，所述烟气出口位于所述干燥设备的右侧上部。

2.根据权利要求1所述的废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：所述高温原位热裂解设备设有热解进料口、热解出料口及天然气燃烧器，所述热解进料口与所述干燥设备相连，所述热解出料口与所述冷却出料装置相连，所述天然气燃烧器为高温原位热裂解设备供热。

3.根据权利要求2所述的废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：所述高温原位热裂解设备最外层为热解炉腔，所述热解炉腔左侧顶部设有热解炉烟气出口；所述热解炉腔从外到里依次为钢板、保温棉和耐火砖；所述热解炉腔内设有天然气燃烧器；所述天然气燃烧器设有若干个，两侧交叉插入所述热解炉腔，为高温原位热裂解设备供热；所述天然气燃烧器设有烧嘴控制器，所述烧嘴控制器采集炉内均匀分布的热电偶传感器模拟量信号，通过烧嘴控制器对各个区域烧嘴进行单独控制，实现温度可调保证炉内各区域温度均匀并保持安全运行温度；所述天然气燃烧器设置明火检验装置，在燃烧头意外熄火后自动检测点火；热解炉管为高温原位热裂解设备的主反应管，水平设置在所述热解炉腔内，所述热解炉管内部设置有不连续式螺旋推进装置，所述热解炉管一侧设置热解进料口，另一侧设置热解燃气出口和热解出料口；所述热解进料口与所述干燥设备的下部出料口连接；所述热解出料口与所述冷却出料装置的顶部进料口连接。

4.根据权利要求3所述的废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：所述不连续式螺旋推进装置采用间断叶片式螺旋推进结构，叶片为中空环状扇形片，采用单条耐高温钢带进行连接加固。

5.根据权利要求4所述的废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：所述冷却出料装置为水套换热式螺旋输送器；所述冷却出料装置包括顶部进料口、底部出料口，外部设有冷却水水套，内部设有有轴螺旋输送器，所述冷却水水套设有冷却水进口和冷却水出口；所述顶部进料口与所述热解炉管的热解出料口连接；所述底部出料口与所述出料仓连接。

6.根据权利要求5所述的废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：所述冷却水水套设置有挡板。

7.根据权利要求6所述的废活性炭高温原位热裂解活化再生处理设备，其特征在于：所述冷却水进口位于所述冷却出料装置右侧下部，所述冷却水出口位于所述冷却出料装置左侧上部。

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