CN216910325U - 微波法活性炭再生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微波法活性炭再生系统，属于活性炭再生技术领域，包括活性炭处理分系统和余热回收分系统；活性炭处理分系统包括依次设置的预热设备、微波处理设备，预热设备的下部设有预热进风管，微波处理设备的上部设有高温废气输出管；余热回收分系统包括换热器和冷却装置，换热器的冷介质出口连接预热进风管，换热器的热介质入口连接高温废气输出管；冷却装置上设有冷却排风管，冷却排风管连接预热进风管。本实用新型提供的微波法活性炭再生系统，通过换热器收集微波处理设备中高温废气的热量和已再生活性炭的热量，并将其作为预热设备的热源对待处理活性炭预热和干燥，提高了工作效率，同时提高了能源利用率，降低了运行成本。

Description

微波法活性炭再生系统

技术领域

本实用新型属于活性炭再生技术领域，更具体地说，是涉及一种微波法活性炭再生系统。

背景技术

活性炭吸附饱和后会失去吸附能力，但具有可反复再生的特点，活性炭再生可使活性炭重新得以利用实现节约资源和保护环境的目的，同时也是符合国家可持续发展的政策。活性炭的再生是指利用物理或化学的方法在不破坏活性炭原有结构的前提下，将吸附活性炭上的吸附杂质予以去除，恢复其吸附性能，从而达到重复使用的目的。

活性炭再生的方式很多，包括热再生法、生物再生法、湿式氧化再生法、化学药剂再生法、微波辐射再生法、超声波再生法、电化学再生法、超临界流体再生法、光催化再生法等。目前应用比较广泛的是热再生法、化学药剂再生法。热再生法优点是再生效率高，再生时间短,通用性能好，无再生废液产生，再生彻底，对吸附质无选择性，缺点是再生过程中炭损失比较大，再生后炭的孔隙结构和表面性质发生改变，吸附效率降低，污染物氧化不完全会释放出有毒有害气体，同时工艺流程复杂，费用较高。化学药剂再生法优点是活性炭损失极少，可回收利用吸附质且回收率较高。缺点是再生率低，处理不当易造成二次污染，同时再生不完全，易导致微孔堵塞。某些化学药剂会腐蚀活性炭表面，破坏其结构。

活性炭是一种很好的微波吸收体，微波辐射再生法是利用活性炭中吸附的极性物质分子在微波场中会受到诱导而产生极化，相互碰撞、摩擦产生高热量，从而将微波能量转化为热能，被吸附在孔道中的水和有机物质受热挥发、分解和炭化，活性炭的孔道重新打开。活性炭本身要吸收微波升温，烧失一部分炭，使孔径扩大，从而使活性炭恢复到原来的吸附活性。活性炭吸收微波以后迅速升温，可以从中心向表面上形成很高的温度梯度，而采用传统方法加热活性炭时，活性炭表面的温度高于其中心温度，使得生成的产物不易扩散出来。

目前微波法存在的问题是电能消耗大、系统能效低，导致运行成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微波法活性炭再生系统，旨在解决现有微波法再生活性炭的能源损耗大，运行成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种微波法活性炭再生系统，包括：

活性炭处理分系统，包括依次设置的预热设备、微波处理设备，所述预热设备的下部设有预热进风管，所述微波处理设备的上部设有高温废气输出管；

余热回收分系统，包括换热器和冷却装置，所述换热器的冷介质出口连接所述预热进风管，所述换热器的热介质入口连接所述高温废气输出管；所述冷却装置上设有冷却排风管，所述冷却排风管连接所述预热进风管。

作为本申请另一实施例，所述预热进风管伸入所述预热设备的下部，所述预热进风管的端部设有多个预热布风口，所述预热布风口设有预热进风限流件，所述预热进风限流件为阀门或挡板。

作为本申请另一实施例，所述预热设备的上部设置有多个预热排风口，所述预热排风口设有预热排风限流件，所述预热排风限流件为阀门或挡板。

作为本申请另一实施例，所述预热设备内设置有第一运输件，所述第一运输件为多层带式输送装置，用于待再生活性炭的运输；所述微波处理设备内设置第二运输件，所述第二运输件为单层带式输送装置；所述冷却装置内设置第三运输件，所述第三运输件为多层带式输送装置，用于已再生的活性炭的输送。

作为本申请另一实施例，所述第二运输件的起始端位于所述第一运输件尾端的下部，所述第二运输件的尾端与所述第三运输件的起始端之间设有运输机，所述运输机用于转移已再生的活性炭。

作为本申请另一实施例，所述微波处理设备包括多个依次串联设置的微波处理箱，所述第二运输件自前向后依次贯穿所有串联设置的所述微波处理箱，所述微波处理箱内设有微波组件，所述微波组件位于所述第二运输件的上方。

作为本申请另一实施例，所述微波处理箱设置有空气输入口，所述空气输入口设于所述微波处理箱的下部，所述空气输入口位于所述输送装置的下方；所述高温废气输出口设置在所述微波处理箱的顶部；多个串联设置的所述微波处理箱上的所述高温废气输出口连通高温废气输出管，所述高温废气输出管连接所述换热器的热介质入口。

作为本申请另一实施例，所述微波处理箱设置有氮气消防系统，所述氮气消防系统用于在设备超温时自动通入氮气降温防火。

作为本申请另一实施例，所述冷却装置设有冷却进风管，所述冷却进风管设于所述冷却装置的上部。

作为本申请另一实施例，所述换热器为板式换热器。

本实用新型提供的微波法活性炭再生系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型微波法活性炭再生系统，通过换热器收集微波处理设备产生的高温废气中的热量和冷却装置中的已再生活性炭的热量，并将其作为预热设备的热源对待处理活性炭进行预热和干燥处理，加快了微波法活性炭再生的处理速度，同时通过余热回收提高了能源利用率，降低了运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的微波法活性炭再生系统的结构示意图。

图中：100、预热设备；101、第一运输件；102、预热进风管；103、预热排风管；104、预热布风口；105、预热排风口；200、微波处理设备；201、微波处理箱；202、空气输入口；203、安全门；204、微波组件；205、第二运输件；206、高温废气输出管；300、运输机；400、冷却装置；401、第三运输件；402、冷却进风管；403、冷却排风管；500、接料斗；600、换热器；A、冷介质入口；B、热介质入口；C、热介质出口；D、冷介质出口；E、氮气消防系统。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，现对本实用新型提供的微波法活性炭再生系统进行说明。所述微波法活性炭再生系统，包括活性炭处理分系统和余热回收分系统；活性炭处理分系统包括依次设置的预热设备100、微波处理设备200；预热设备100的下部设有预热进风管102，微波处理设备200的上部设有高温废气输出管206；余热回收分系统包括换热器600和冷却装置400，换热器600的冷介质出口D连接预热进风管102，换热器600的热介质入口B连接高温废气输出管206；冷却装置400上设有冷却排风管403，冷却排风管403连接预热进风管102。

本实用新型提供的微波法活性炭再生系统，与现有技术相比，待处理活性炭在预热设备100中被预热进风管102吹进的热风进行预热干燥，预热干燥后的待处理活性炭进入微波处理设备200内进行微波再生。干燥的待处理活性炭在微波处理设备200中被再生时，被吸附在活性炭孔道中的水和有机物受热挥发、分解和碳化，活性炭的孔道重新打开，同时这些水、有机物等会形成大量的高温废气自微波处理设备200的上部的高温废气输出管206输出。

高温废气输出管206连接换热器600，微波处理设备200中的高温废气作为热介质自高温废气输出管206经热介质入口B进入换热器600内，相对低温的常温空气自冷介质入口A进入换热器600内，相对低温的常温空气作为冷介质与高温废气换热后形成高温空气自换热器600的冷介质出口D排出，并通过预热进风管102进入预热设备100，作为预热设备100的热源加热待处理活性炭，实现待处理活性炭的预热和干燥；高温废气在换热器600中被降温成低温废气，经热介质出口C排放至废气处理设备中。

再生后的活性炭自微波处理设备200的出口端输送出，而此时的活性炭自身温度较高，需经过冷却处理后才能集中收集存放。自微波处理设备200输出的活性炭进入冷却装置400，在冷却装置400中被常温空气进行冷却，而常温空气在与高温的活性炭换热后形成高温的空气，高温的空气自冷却装置400的下部的冷却排风管403排出，并通过预热进风管102进入预热设备100作为预热设备100的预热热源。

本实用新型提供的微波法活性炭再生系统，通过换热器600收集微波处理设备200产生的高温废气中的热量和冷却装置400中的已再生活性炭的热量，并将其作为预热设备100的热源对待处理活性炭进行预热和干燥处理，加快了微波法活性炭再生的处理速度，同时通过余热回收提高了能源利用率，降低了运行成本。

在换热器600中，热介质为高温废气，冷介质为空气。

预热进风管102伸入预热设备100下部，预热进风管102的端部设有多个预热布风口104，预热布风口104设有预热进风限流件，预热进风限流件为阀门或挡板。

具体地，预热进风管102的一端连接换热器600的冷介质出口D，另一端延伸至预热设备100的下部并设有多个预热布风口104。冷介质在换热器600中与热介质换热后的升温，升温后的冷介质自换热器600的冷介质出口D进入预热进风管102并通过预热布风口104进入预热设备100中。

多个预热布风口104间隔设置，用于促进进入预热设备100内的气流分布均匀，使预热设备100内的温度均匀。

预热设备100的下部均匀分布有多个预热进风支管，多个预热进风支管并联设置，每个预热进风支管上均设有预热布风口104。预热进风管102内的气体进入多个预热进风支管内并通过预热布风口104进入预热设备100内。

每个预热布风口104均设置有预热进风限流件，预热进风限流件用于调节预热布风口104的开度，以调节通过预热布风口104的高温空气的流量，达到均匀气流的目的。预热进风限流件为阀门或挡板。

预热设备100的上部设置有多个预热排风口105，预热排风口105设有预热排风限流件，预热排风限流件为阀门或挡板。预热排风限流件用于调节预热排风口105的开度，以调节通过预热排风口105的高温空气的流量，达到均匀气流的目的。

具体地，在预热设备100的上方设置有多个连通预热排风口105的预热排风管103，用于将预热设备100内的空气排出。

自预热布风口104进入预热设备100内的气体在对待处理活性炭进行预热干燥后，气体的温度降低同时湿度增加，低温高湿的气体自预热排风口105进入预热排风管103排出预热设备100。

预热设备100内设置有第一运输件101，第一运输件101为多层带式输送装置，用于待再生活性炭的运输；微波处理设备200内设置第二运输件205，第二运输件205为单层带式输送装置；冷却装置400内设置第三运输件401，第三运输件401为多层带式输送装置，用于已再生的活性炭的输送；第二运输件205的起始端位于第一运输件101尾端的下部，第二运输件205的尾端与第三运输件401的起始端之间设有运输机300，运输机300用于转移已再生的活性炭。

第一运输件101位于预热设备100内，且第一运输件101的起始端位于预热设备100的进料口下方，第一运输件101的尾端自预热设备100的出料口伸出。第一运输件101为多层带式输送装置；待处理活性炭自进料口进入预热设备100时掉落至第一运输件101的起始端，并随第一运输件101向预热设备100的出料口移动，直至移动至第一运输件101的尾端。

待处理活性炭在第一运输件101上移动的过程中，自预热布风口104进入预热设备100的气体与位于第一运输件101上的待处理活性炭接触换热，对待处理活性炭进行预热和干燥。用于预热的气体自下而上移动与自上而下移动的待处理活性炭的运动方向相反，增加了换热时间，提高了换热效率。可选的，第一运输件101为三层自上而下依次排布的输料网带，每层输料网带上均设置有驱动机构用于驱动输料网带水平移动。网带采用12-60目不锈钢丝网。

第二运输件205贯穿微波处理设备200，第二运输件205的起始端位于第一运输件101的尾端的下方，第一运输件101上的待处理活性炭移动至第一运输件101的尾端后掉落至第二运输件205的起始端。第二运输件205携带预热后的待处理活性炭移动进入微波处理设备200内，并在通过微波处理设备200的过程中完成对活性炭的微波再生。

可选的，第二运输件205为输料网带，输料网带为12-60目不锈钢丝网。为提高输送网带的稳定性，在微波处理设备200内设置用于支托输料网带的托辊。

第二运输件205借助运输机300将已再生的活性炭输送至冷却装置400的进料口，已再生的活性炭进入进料口后落入第三运输件401，第三运输件401为多层带式输送装置；已再生的活性炭随第三运输件401向冷却装置400的出料口处移动，直至自其出料口移出。

第三运输件401为多层的输料网带，高温的已再生活性炭自进料口落入第三运输件401最上层的输料网带上，并随输料网带的移动依次下落，直至落至最下层输料网带上，并随最下层输料网带自冷却装置400的出料口输出至接料斗500内。

可选的，第三运输件401为三层自上而下依次排布的输料网带，每层输料网带上均设置有驱动机构用于驱动输料网带水平移动。网带采用12-60目不锈钢丝网。

经冷却装置400进料口落入第三运输件401上的已再生活性炭为高温状态，其在第三运输件401移动过程中被冷却装置400内的低温的气体冷却换热，最终以低温状态下的已再生活性炭自冷却装置400内输出。而冷却装置400内的低温的气体在与高温的已再生活性炭换热后变为高温的气体，高温的气体自冷却排风管403排出后进入预热设备100内。

微波处理设备200包括多个依次串联设置的微波处理箱201，第二运输件205自前向后依次贯穿所有串联设置的微波处理箱201，微波处理箱201内设有微波组件204，微波组件204位于第二运输件205的上方。

具体地，微波处理设备200包括多个串联设置的微波处理箱201，微波处理箱201的前后两端分别设有进料口和出料口，第二运输件205自前向后依次贯穿多个微波处理箱201后自最后一个微波处理箱201的出料口伸出。

微波自上而下均匀馈入到输料网带，从而保证磁控管完全正常运行，输出匹配性能优越，使被加热物料更加均匀彻底。

微波处理箱201内设有微波组件204和废气输出支管，微波组件204和废气输出支管均设置在第二运输件205的上方。待处理活性炭在第二运输件205上，依次被多个微波处理箱201内的微波组件204进行微波加热，在微波加热过程中产生高温废气，高温废气自微波处理箱201的上部的高温废气输出管206最终通入换热器600。

可选的，为改善活性炭处理效果，在微波处理箱201的下部设置有空气输入口202，提高微波处理箱201内的空气的循环速度和分布状态。空气输入口202设于输送装置的下方，空气由下向上在经过第二运输件205的同时将位于第二运输件205上的活性炭挥发出的杂质带走，并形成高温的废气，再进入位于第二运输件205上方的高温废气输出管206。

微波处理箱201设置有氮气消防系统E，氮气消防系统E用于在设备超温时自动通入氮气降温防火。

氮气消防系统E设有自动开启的阀门，当检测温度超过一定温度时自动开启氮气消防系统E向微波处理箱201内通入氮气，同时发出火灾报警信号。

可选的，微波处理箱201开有安全门203，可检查或清扫设备，安全门203设于空气输入口202的上方。每个微波处理箱201内均安装有测温装置，可测定不同微波处理箱201内的不同位置的温度，根据测定温度调节各微波处理箱201内的微波组件204功率。

可选的，在微波处理箱201的进料端和出料端均设计有防止微波泄漏的抑制器，保证微波泄漏符合国家微波辐射安全标准，保证人员安全。

冷却装置400设有冷却进风管402和冷却排风管403，冷却进风管402设于冷却装置400的上部，冷却排风管403与预热进风管102连接。

具体地，活性炭在微波处理设备200中被微波处理再生，再生后的活性炭自微波处理设备200的出口端输送出，而此时的活性炭自身温度较高，需经过冷却处理后才能集中收集存放。自微波处理设备200输出的活性炭进入冷却装置400，被冷却装置400中的冷却进风管402中输入的常温空气进行冷却，而冷却进风管402中的常温的空气在与高温的活性炭换热后形成高温的空气，高温的空气自冷却装置400的下部的冷却排风管403排出。高温的空气自冷却排风管403进入预热进风管102内，再借助预热进风管102进入预热设备100作为预热热源。

将冷却装置400中产生的热回收利用重新输送至预热设备100中，提高了能源利用率，避免了热量的浪费。

可选的，冷却进风管402的端部设有多个冷却进风支管，多个冷却进风支管均匀分布在冷却装置400的上部，冷却进风支管的风口处设有阀门或挡板等限流件，以控制风量，保持换热的均匀性。

可选的，冷却排风管403的端部设有多个冷却排风支管，多个冷却排风支管均匀分布在冷却装置400的下部，冷却排风支管的风口处设有阀门或挡板等限流件，以控制风量，保持换热的均匀性。

换热器600为板式换热器。具体地，换热器600内具有多个间隔设置的金属片，多个金属片叠装焊接形成交错设置的多个冷流体通道和多个热流体通道，其中冷流体通道内流通空气，热流体通道内流通由微波处理设备200产生的废气。

高温废气经热流体通道的入口进入热流体通道，在换热后，低温废气自热流体通道的出口流出；而常温空气自冷流体通道的入口进入冷流体通道，在换热后，高温空气自冷流体通道的出口流出，进入高温空气输送管，再借助高温空气输送管进入预热进风管102。

可选的，为增加流体与金属片的接触面积，提高换热效率，冷流体通道和热流体通道的横截面均设为矩形，矩形的长边的长度与金属片的宽度一致，矩形的短边的长度与相邻两个金属片之间的距离一致。

板式换热器600具有设备占地小、单位体积内的换热面积大的优点，方便于集成微波处理设备200，缩短废气管线长度，减少流动阻力，同时节省了占地。

可选的，微波法活性炭再生系统还包括总控制柜，总控制柜用于控制微波组件204的功率以及传输装置的速度。控制柜上配置监视器并采用PLC、人机界面显示等技术及时查看微波处理箱201内的物料状况。

可选的，对于一般活性炭再生，停留时间为5-10分钟，温度为500-600℃，吸附容量恢复率可达到70-80％。吸附容量恢复率为再生后炭的吸附容量与新炭的吸附容量的比率。

常规微波法活性炭再生电耗高，电能利用率仅为50-60％，其余均随废气和产品所浪费，同时自动化程度偏低，进出料多为人工。微波法活性炭再生系统增加了余热回收分系统，对废气和产品的余热进行有效的回收，通过合理的计算，选择合适的预热设备100中的第一运输件101的网带面积，可确定烘干后最高温度，进而可最大程度回收余热，此时微波输出功率即为最佳值。通过计算余热回收率约为70-80％，电能利用率可达到85-90％，节约电能约30-40％，减少了活性炭微波再生高电耗的缺点，同时微波法活性炭再生系统自动化程度高，很大程度上减轻了操作人员的劳动强度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.微波法活性炭再生系统，其特征在于，包括：

活性炭处理分系统，包括依次设置的预热设备、微波处理设备，所述预热设备的下部设有预热进风管，所述微波处理设备的上部设有高温废气输出管；

余热回收分系统，包括换热器和冷却装置，所述换热器的冷介质出口连接所述预热进风管，所述换热器的热介质入口连接所述高温废气输出管；所述冷却装置上设有冷却排风管，所述冷却排风管连接所述预热进风管。

2.如权利要求1所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述预热进风管伸入所述预热设备的下部，所述预热进风管的端部设有多个预热布风口，所述预热布风口设有预热进风限流件，所述预热进风限流件为阀门或挡板。

3.如权利要求2所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述预热设备的上部设置有多个预热排风口，所述预热排风口设有预热排风限流件，所述预热排风限流件为阀门或挡板。

4.如权利要求1所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述预热设备内设置有第一运输件，所述第一运输件为多层带式输送装置，用于待再生活性炭的运输；所述微波处理设备内设置第二运输件，所述第二运输件为单层带式输送装置；所述冷却装置内设置第三运输件，所述第三运输件为多层带式输送装置，用于已再生的活性炭的输送。

5.如权利要求4所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述第二运输件的起始端位于所述第一运输件尾端的下部，所述第二运输件的尾端与所述第三运输件的起始端之间设有运输机，所述运输机用于转移已再生的活性炭。

6.如权利要求5所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述微波处理设备包括多个依次串联设置的微波处理箱，所述第二运输件自前向后依次贯穿所有串联设置的所述微波处理箱，所述微波处理箱内设有微波组件，所述微波组件位于所述第二运输件的上方。

7.如权利要求6所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述微波处理箱设置有空气输入口，所述空气输入口设于所述微波处理箱的下部，所述空气输入口位于所述输送装置的下方；所述高温废气输出口设置在所述微波处理箱的顶部；多个串联设置的所述微波处理箱上的所述高温废气输出口连通高温废气输出管，所述高温废气输出管连接所述换热器的热介质入口。

8.如权利要求7所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述微波处理箱设置有氮气消防系统，所述氮气消防系统用于在设备超温时自动通入氮气降温防火。

9.如权利要求2所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述冷却装置设有冷却进风管，所述冷却进风管设于所述冷却装置的上部。

10.如权利要求1所述的微波法活性炭再生系统，其特征在于，所述换热器为板式换热器。

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