CN110127699B - 一种活性炭活化再生装置及活性炭再生方法和活化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性炭活化再生装置及活性炭再生方法和活化方法，装置采用双层设置的内料管和外料管，内料管置于外料管内，且两者相固定；所述外料管内壁上设有均匀分布的第一抄板，第一抄板为弯折状，且弯折方向与料管的旋转方向相一致；所述内料管外壁上设有呈分散状分布的第二抄板，第二抄板沿料管旋转的反方向弯折设置。所述内料管朝向出料口一端连接蒸汽装置，内料管的内部为蒸汽通道。本发明既可以用来对废活性炭再生，也可以用来作为活性炭活化炉，生产新的活性炭；内外料管上的抄板使得物料在行进过程中被多次抛洒，其中含有的粉末会弥漫在炉腔内，充分被燃烧，在为炉内提供热量的同时，减少排到出料及尾气中的粉尘。

Description

一种活性炭活化再生装置及活性炭再生方法和活化方法

技术领域

本发明涉及活性炭再生及活化领域，特别涉及一种活性炭活化再生装置及活性炭再生方法和活化方法。

背景技术

水处理行业使用过的废活性炭再生，目前普遍采用加热再生的方式。废活性炭含有吸附的有机物，孔隙内含有水（含水率约为40%），加热再生过程中有机物分解产生可燃性气体，这些可燃性气体与进入炉内的微量氧气发生燃烧反应，再生过程提供热量的同时，这些可燃性气体分解为二氧化碳和水，这些水与孔隙内的水分受热成为水蒸气，水蒸气再与750度以上的活性炭发生活化反应，可以直接提高再生后活性炭的品质，而水蒸气与高温的活性炭的充分接触是水蒸气是否被充分利用的必要条件。最终炉内残余的气体、水蒸气、粉尘通过引风机排到炉外。

目前活性炭再生一般使用外热式回转炉，料管内部结构如图1所示，物料80是沿料管81翻转，所以只有表层部分与水蒸气接触，且物料集中在料管侧下部，料管大部分空间是空的，大部分水蒸气、可燃气体被引风机排走，与高温活性炭反应得只是一小部分；同时再生过程中产生的细粉与颗粒状的活性炭混合在一起，出料后还需要经过筛分去除。

而活性炭生产是将颗粒炭化料（木质或煤质）加热到750度以上，再通如水蒸气作为活化剂，与高温炭化料发生反应，从而在炭化料内部形成多孔道结构，即形成活性炭。与再生是利用废活性炭孔道内的水分受热产生水蒸气不同，炭化料是没有孔道的，即是经过长时间浸泡也难以涵养足够多的的水分；因此作为活性炭生产的活化炉使用时，需要外部供入水蒸气。

目前活性炭生产大多使用内热式活化炉，它的结构如图2所示，炉子内壁91与炉子外壁92之间设有保温棉93，炉子外部设有一圈蒸汽总管94，蒸汽总管上分出许多蒸汽支管95伸入炉子内，蒸汽支管上还有蒸汽控制阀96。这种内热式活性炭活化炉是燃烧炭化料来为炉膛加热，即用来生产活性炭的炭化料同时还要兼做燃料，因此活性炭的产品得率是比较低的，一般2-3吨炭化料才能生产1吨活性炭成品。而炭化料燃烧后剩余物质是大量的灰分，灰分会进入烟气、成品，烟气中的灰分含量较高时分离比较困难。内热式活化炉内温度是靠供入炉内的空气量来控制的，而无法直接控制燃烧量来控制温度，温度调整反应较迟缓。由于一般通入的是冷空气，在天气寒冷的季节，生产消耗的炭化料会更多，即产品得率会更低。同时，物料集中在料管侧下部，料层较厚，高温炭化料与水蒸气的接触不均匀，生产过程中产生的细粉与颗粒状的活性炭混合在一起，出料后还需要经过筛分去除。水蒸气进入炉膛内部是采用许多蒸汽支管进入，且只有在底部时才能打开通蒸汽，结构较为复杂，蒸汽管故障率较高。进入高温段的蒸汽温度较低（约150℃），而反应温度需要在750度以上，因此蒸汽量需要严格控制，否则会引起高温段温度持续降低。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种既可以用来对废活性炭再生，也可以用来生产新的活性炭，作为活性炭活化炉的活性炭活化再生装置。

本发明的第两个目的是提供一种利用活性炭活化再生装置进行的活性炭再生方法。

本发明的第三个目的是提供一种利用活性炭活化再生装置进行的活性炭活化方法。

为了实现第一个目的，本发明的技术方案是：一种活性炭活化再生装置，包括料管，以及带动料管转动的驱动组件，料管两端分别连接进料斗和出料口，料管外侧设有加热装置；其特征在于：所述料管分为同轴设置的内料管和外料管，内料管置于外料管内，且两者相固定；所述外料管内壁上设有均匀分布的第一抄板，第一抄板为弯折状，且弯折方向与料管的旋转方向相一致；所述内料管外壁上设有呈分散状分布的第二抄板，第二抄板沿料管旋转的反方向弯折设置。

优选地，所述内料管朝向出料口一端连接蒸汽装置，蒸汽装置通过蒸汽管与内料管内部相连通，蒸汽管上设有蒸汽阀门，即内料管的内部为蒸汽通道。

优选地，所述内料管两端的外壁上固定有推进螺旋片，推进螺旋片的外边沿固定在外料管的内壁上，即两端的推进螺旋片将内、外料管固定成一体，内、外料管之间为物料通道。

优选地，还包括底座，底座上设有多组料管，料管外侧包裹有保温层，加热装置位于保温层内；所述每个外料管的两端均套有滚圈，滚圈与底座上的托轮转动配合；所述驱动组件包括驱动电机、主动链轮、多个从动链轮和链条，驱动电机安装在底座上，主动链轮固定在电机轴上，从动链轮分别套装在外料管上，主动链轮通过链条连接多个从动链轮。

优选地，所述进料斗与料管之间设有进料转接套和进料螺旋片，进料转接套连接进料斗和料管，进料螺旋片由进料电机驱动，一端置于进料转接套内，另一端置于料管内。

优选地，所述料管与出料口之间通过出料转接套连接，出料转接套上还设有排气口。

为了实现第二个目的，技术方案是：一种活性炭再生方法，废活性炭从进料斗进入内、外料管之间，内、外料管被驱动组件带动，进行同步转动；转动时，外料管内壁上的第一抄板将物料向上提升，并随着转动将物料抛洒下来，而抛洒下来的物料被内料管上的第二抄板接住，随着转动再次向下抛洒物料，物料在行进过程中被多次抛洒，使其中含有的可燃性物质与氧气充分接触后被燃烧，燃烧后产生的水与废活性炭孔隙内的水分受热成为水蒸气，水蒸气与750度以上的活性炭发生活化反应，从而完成活性炭再生工序。

为了实现第三个目的，技术方案是：一种活性炭活化方法，炭化料从进料斗进入内、外料管之间，被内、外料管上的第一抄板和第二抄板不断抛洒，并被料管外侧的加热装置加热；同时，蒸汽装置和蒸汽阀门打开，水蒸气通过蒸汽管进入内料管内部，并穿过整个内料管从进料一端进入内、外料管之间，水蒸气在行进过程中被不断加热，当与高温炭化料接触时直接发生活化反应，最终得到活性炭。

本发明的核心料管采用内、外双层结构，形成环形的物料行进通道，使得物料在料管截面上分布面积更大，即高温活性炭与水蒸气接触的更为充分。两层料管间的环形物料通道体积小，即供气体及水蒸气通过的通道更小，水蒸气不易排出，反而与高温活性炭更易接触。

本发明的内外料管上均有按一定角度折弯的抄板，在旋转时，外料管上的折弯形状的抄板可以将物料提升更高的位置再抛洒下来，抛洒下来的物料大部分被内料管上的抄板接住，再次向下抛洒。物料在行进过程中被多次抛洒，其中含有的粉末会弥漫在炉腔内，与氧气接触后大部分可以被燃烧，在为炉内提供热量的同时，减少排到出料及尾气中的粉尘。

本发明既可以用来对废活性炭再生，也可以用来作为活性炭活化炉，生产新的活性炭。用作活性炭活化炉时，内料管兼做水蒸气输送管道，料管外部无蒸汽管道，使得整体结构更加简单，可以单料管使用，也可以多根料管组合使用。本发明采用外加热方式，加热可以使用电能或天然气；可以通过改变加热功率来控制温度的大小，控制灵敏可靠，整个活性炭的活化或再生工序稳定完成。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为现有技术中的料管的结构示意图；

图2为现有技术中内热式活化炉的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为本发明的内部结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图；

图7为图4的C-C剖视图；

图8为图4的D-D剖视图；

图9为图4的E-E剖视图；

图10为本发明的水蒸气流向示意图；

图11为本发明料管的结构剖视图；

图12为本发明料管的结构分解图。

图中标记为：进料电机1、料斗下料管2、进料斗3、进料转接套4、进料螺旋片5、从动链轮6、前滚圈7、上部电加热丝8、保温层9、外料管10、内料管11、后滚圈12、排气口13、出料转接套14、底座15、前托轮16、驱动电机17、下部电加热丝18、后托轮19、出料口20、旋转接头21、蒸汽阀门22、前端密封装置23、侧面盖板24、后端密封装置25、主动链轮26、链条27、推进螺旋片28、第一抄板29、第二抄板30、蒸汽管31、加强环32、加强板33。

现有技术：物料80、料管81、炉子内壁91、炉子外壁92、保温棉93、蒸汽总管94、蒸汽支管95、控制阀96。

具体实施方式

参见附图。整个装置包括底座15，底座上设有四组料管，四组料管两两并排设置，呈田字型；每组料管均含有同轴设置的内料管11和外料管10，所述每个外料管的两端套有前滚圈7和后滚圈12，前、后滚圈与底座上的前托轮16、后托轮19转动配合；驱动组件包括驱动电机17、主动链轮26、四个从动链轮6和链条27，驱动电机安装在底座上，主动链轮固定在电机轴上，四个从动链轮分别套装在四个外料管上，主动链轮26通过链条27连接四个从动链轮6，还可以在从动链轮之间设置张紧轮，来增加链条的张紧力。料管置于方形的保温层9内，料管上下两侧分别设有上部电加热丝8和下部电加热丝18，位于保温层内；料管的两端伸出保温层，并在料管两端与保温层的交界处设置前端密封装置23和后端密封装置25，来密封整个保温层，保温层外侧设有侧面盖板24。

所述料管分为同轴设置的内料管11和外料管10，内料管置于外料管内，外料管外侧设有加强环32和加强板33；内料管11两端的外壁上固定有推进螺旋片28，推进螺旋片的外边沿固定在外料管的内壁上，即两端的推进螺旋片将内、外料管固定成一体，内、外料管之间为物料通道。所述外料管10内壁上设有均匀分布的第一抄板29，第一抄板沿中心轴均为分布在外料管内壁的圆周上，第一抄板为弯折状，径向截面上来看，弯折的角度为钝角，且弯折方向与料管的旋转方向相一致，从而使得料管转动时，第一抄板可以像勺子一样将物料舀起来，并随着转动将物料带到上方再抛洒下来；所述内料管11外壁上设有呈分散状分布的第二抄板30，第二抄板一端固定在内料管外壁上，另一端沿料管旋转的反方向弯折设置，内外料管上抄板的弯折方向相反，使得外料管带到高位的物料抛洒下来时，大部分可以落入内料管上相邻第二抄板组成间隙内，最后随着料管转动，物料从内料管的第二抄板上落下来，物料在行进过程中被多次抛洒，其中含有的粉末会弥漫在炉腔内，与氧气接触后大部分可以被燃烧，在为炉内提供热量的同时，减少排到出料及尾气中的粉尘。

料管两端分别连接进料斗3和出料口20，四组料管可以共用一个进料斗，进料斗通过四个料斗下料管2分别连接4组料管，料斗下料管与料管之间设有进料转接套4和进料螺旋片5，进料转接套连接进料斗和料管，进料螺旋片由进料电机1驱动，一端置于进料转接套内，另一端置于料管内。所述料管的出料一端连接出料转接套14，出料转接套下方设置出料口，上方还设有排气口13。

本装置作为再生炉使用时，废活性炭从进料斗3处进入，进料电机1驱动进料螺旋片5，转动的进料螺旋片将从进料斗处进来的废活性炭推送至料管内，再经由内、外料管之间的推进螺旋片28，将废活性炭送至内外料管之间。此时，内料管朝向进料一端可以设置一挡板，避免物料进入内料管内部。废活性炭进入内、外料管之间，同时内、外料管被驱动组件带动，进行同步转动；转动时，外料管内壁上的第一抄板29将物料向上提升，随着转动抛洒下来，且抛洒下来的物料大部分被内料管上的第二抄板30接住，随着转动再次向下抛洒，物料在行进过程中被多次抛洒；使废活性炭中含有吸附的有机物充分分解产生可燃性气体，可燃性气体与进入炉内的微量氧气发生燃烧反应，提供热量的同时，这些可燃性气体分解为二氧化碳和水，废活性炭孔隙内含有水（含水率约为40%），可燃性气体分解出来的水与孔隙内的水分一起受热成为水蒸气，水蒸气再与750度以上的活性炭发生活化反应，从而完成活性炭再生工序，最终炉内残余的气体、水蒸气、粉尘通过引风机排到炉外。

本装置作为活化炉使用时，内料管朝向出料口一端连接蒸汽装置，蒸汽装置通过蒸汽管31、旋转接头21与内料管内部相连通，蒸汽管上设有蒸汽阀门22，即内料管的内部为蒸汽通道，此时内料管朝向进料一端无需设置挡板，水蒸气的流速过快，可以有效防止物料进入内料管内部。使用时，炭化料从进料斗进入内、外料管之间，被内、外料管上的第一抄板29和第二抄板30不断抛洒，并被料管外侧的加热装置加热；同时，蒸汽装置和蒸汽阀门打开，内料管兼做水蒸气输送管道，水蒸气从内料管尾端进入，穿过整根内料管后从前端进入内、外料管之间的通道，再次穿过整个炉膛，与这里的炭化料充分接触；水蒸气在行进过程中被不断加热，当与高温炭化料接触时已接近炭化料温度，可以直接发生反应，得到活性炭，提高了活化效率及品质。

Claims (7)

1.一种活性炭活化再生装置，包括料管，以及带动料管转动的驱动组件，料管两端分别连接进料斗和出料口，料管外侧设有加热装置；其特征在于：所述料管分为同轴设置的内料管和外料管，内料管置于外料管内，且两者相固定；所述外料管内壁上设有均匀分布的第一抄板，第一抄板为弯折状，且弯折方向与料管的旋转方向相一致；所述内料管外壁上设有呈分散状分布的第二抄板，第二抄板沿料管旋转的反方向弯折设置；所述内料管朝向出料口一端连接蒸汽装置，蒸汽装置通过蒸汽管与内料管内部相连通，蒸汽管上设有蒸汽阀门，即内料管的内部为蒸汽通道。

2.如权利要求1所述的一种活性炭活化再生装置，其特征在于：所述内料管两端的外壁上固定有推进螺旋片，推进螺旋片的外边沿固定在外料管的内壁上，即两端的推进螺旋片将内、外料管固定成一体，内、外料管之间为物料通道。

3.如权利要求1所述的一种活性炭活化再生装置，其特征在于：还包括底座，底座上设有多组料管，料管外侧包裹有保温层，加热装置位于保温层内；所述每个外料管的两端均套有滚圈，滚圈与底座上的托轮转动配合；所述驱动组件包括驱动电机、主动链轮、多个从动链轮和链条，驱动电机安装在底座上，主动链轮固定在电机轴上，从动链轮分别套装在外料管上，主动链轮通过链条连接多个从动链轮。

4.如权利要求1所述的一种活性炭活化再生装置，其特征在于：所述进料斗与料管之间设有进料转接套和进料螺旋片，进料转接套连接进料斗和料管，进料螺旋片由进料电机驱动，一端置于进料转接套内，另一端置于料管内。

5.如权利要求1所述的一种活性炭活化再生装置，其特征在于：所述料管与出料口之间通过出料转接套连接，出料转接套上还设有排气口。

6.一种活性炭再生方法，其特征在于：使用权利要求1所述的装置，废活性炭从进料斗进入内、外料管之间，内、外料管被驱动组件带动，进行同步转动；转动时，外料管内壁上的第一抄板将物料向上提升，并随着转动将物料抛洒下来，而抛洒下来的物料被内料管上的第二抄板接住，随着转动再次向下抛洒物料，物料在行进过程中被多次抛洒，使其中含有的可燃性物质与氧气充分接触后被燃烧，燃烧后产生的水与废活性炭孔隙内的水分受热成为水蒸气，水蒸气与750度以上的活性炭发生活化反应，从而完成活性炭再生工序。

7.一种活性炭活化方法，其特征在于：使用权利要求1所述的装置，炭化料从进料斗进入内、外料管之间，被内、外料管上的第一抄板和第二抄板不断抛洒，并被料管外侧的加热装置加热；同时，蒸汽装置和蒸汽阀门打开，水蒸气通过蒸汽管进入内料管内部，并穿过整个内料管从进料一端进入内、外料管之间，水蒸气在行进过程中被不断加热，当与高温炭化料接触时直接发生活化反应，最终得到活性炭。

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