一種活性炭再生系統的制作方法

本實用新型總體來說涉及一種活性炭再生技術，具體而言，涉及一種將廢舊活性炭進行再生的活性炭再生系統。

背景技術：

活性炭主要是用于吸附有害氣體、濾去不溶性物質、吸附一些可溶性物質。活性炭的組成成分主要是利用木炭、各種果殼和優質煤等作為原料，通過物理和化學方法對原料進行破碎、過篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成。它的使用壽命是用吸附飽和度來衡量的。當活性炭吸附飽和后，其不再具有吸附功能，因此如果能夠恢復其吸附功能，那么這些廢舊的飽和活性炭就可以再次發揮作用。隨著人們對活性炭行業的廣泛關注，活性炭應用的領域越來越廣，相應的活性炭用量也在不斷的增加，吸附飽和后的活性炭處理去向就顯得格外重要。一般情況下，活性炭作為固體廢棄物或者危險廢棄物對待，需要付較高費用請第三方處理，不僅浪費了資源，還帶來很高的處理成本。因此，活性炭回收再生利用，逐漸被相關行業所重視。加之國家出臺的一系列針對再生資源綜合利用的扶持政策，使廢舊活性炭不僅可以變廢為寶，還可以減少污染物排放，促進環境保護治理。再生后的活性炭已經應用于污水處理、食品脫色、有害氣體吸附等行業。再生炭作為使用廣泛的一種吸附劑，各類行業使用量相當可觀。因此，回收再生利用項目，具有很強的循環經濟效益和環境效益。

經過調查發現，國內各地分布著幾十萬噸廢舊活性炭，可回收數量大，分布地域廣。然而，現有的落后工藝流程既達不到環保的要求，也達不到性能和指標的要求。吸附飽和后的活性炭因再無利用價值而全部焚燒，而焚燒過程中對大氣的污染以及資源的白白浪費，成了用炭企業的一大難題。為此，確實有必要為飽和活性炭提供一個良好的解決方案。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本實用新型的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

在實用新型內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本實用新型內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為解決現有技術的上述技術問題，本實用新型的主要目的在于提供一種將廢舊活性炭進行再生的活性炭再生系統。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案包括：

一種活性炭再生系統，包括一個烘干系統和一個再生爐裝置；所述烘干系統利用熱空氣烘干飽和活性炭顆粒；所述烘干系統包括一個干燥管，所述干燥管具有入料口、入氣口及出料口；通過所述入氣口通入熱空氣；所述飽和活性炭顆粒通過入料口送入到所述干燥管；所述干燥管包括至少一個小管徑部和至少一個大管徑部；所述飽和活性炭顆粒通過交替的所述小管徑部和所述大管徑部，以此所述飽和活性炭顆粒在所述干燥管內的通過速度交替變換，提高熱空氣和活性炭顆粒之間的傳熱效率；所述再生爐裝置連接所述烘干系統的所述出料口，將所述烘干系統中得到的低含水量飽和活性炭顆粒進行高溫處理，使所述飽和活性炭顆粒吸附的有機物脫附。

根據本實用新型的一個實施例，所述烘干系統還包括一個旋風分離器，將所述烘干系統的出料口出來的濕空氣與活性炭顆粒的混合物進行氣固分離，干燥的活性炭顆粒從所述旋風分離器的下部回收。

根據本實用新型的一個實施例，所述再生爐裝置配設有能夠從0-1020℃多階段升溫的升溫裝置，以及設有至少一個惰性氣體入口和/或一個水蒸氣入口。

借此可以實現再生爐裝置對活性炭顆粒的炭化、焙燒和活化三個階段處理；其中所述炭化階段是通過加熱，使活性碳粉表面的可揮發性成分沸騰和汽化脫附；所述焙燒階段溫度上升到800-1000℃，使所述活性碳粉吸附的有機物在高溫環境下完全釋放出來，其中焙燒階段是惰性氣體保護下進行，以避免活性炭顆粒在高溫下氧化；活化階段是通入水蒸氣清理活性炭的微孔，恢復活性炭的吸附能力。

根據本實用新型的一個實施例，所述烘干系統還連接一個尾氣凈化系統，所述干燥管中的濕空氣和部分帶有氣味的氣體被引入所述尾氣凈化系統；其中尾氣凈化系統包括至少一個噴淋塔，一個氣液分離塔和一個活性炭吸附塔；所述干燥管中的濕空氣和部分帶有氣味的氣體首先經過所述噴淋塔噴淋，使水溶性氣體被水吸收，再進入所述氣液分離塔中去除大部分水霧，最后進入所述活性炭吸附塔，在所述活性炭吸附塔中被活性炭過濾及吸附后，剩余排放到大氣。

根據本實用新型的一個實施例，所述尾氣凈化系統還連接一個冷卻水循環系統，所述冷卻水循環系統包括活性炭吸附池、清水池和冷卻塔；所述尾氣凈化系統的噴淋塔和氣液分離塔產生的廢水首先進入所述活性炭吸附池，將廢水中吸收的水溶性物質被活性炭吸附，然后流入所述清水池，再經水泵提至所述冷卻塔降溫后，送入所述尾氣凈化系統的噴淋塔循環使用。

根據本實用新型的一個實施例，所述清水池設有溢流口，使多余的清水排入廠內下水管線。

根據本實用新型的一個實施例，所述烘干系統連接一個燃燒室，所述燃燒室包括空氣加熱部和燃燒部，所述燃燒部燃燒可燃性物質，以加熱所述空氣加熱部；所述空氣加熱部設有潔凈空氣通入口，將潔凈空氣引入后加熱至預定溫度得到干燥的熱空氣，所述熱空氣通過引風機引入所述烘干系統的干燥管，干燥所述飽和活性炭顆粒。

根據本實用新型的一個實施例，所述再生爐裝置中從所述活性炭顆粒中經高溫脫附出來的有機氣體，作為可燃性物質被導入到所述燃燒室的燃燒部燃燒，以加熱所述潔凈空氣；所述有機氣體在所述燃燒室燃燒后，排放至大氣。

根據本實用新型的一個實施例，所述活性炭再生系統還包括一個冷卻系統、一個磨粉機和一個包裝機，所述冷卻系統是引入軟化水將再生爐裝置處理后的活性炭顆粒冷卻；所述磨粉機將所述冷卻系統處理的活性炭顆粒磨碎。

根據本實用新型的一個實施例，所述活性炭再生系統還包括一個上料系統，所述上料系統連接所述烘干系統；所述上料系統將飽和活性炭顆粒送入所述烘干系統。

本實用新型的活性炭再生系統其技術效果：

本系統采用高溫將使用過的活性炭內的雜質進行脫除，并使其恢復原有的活性，以達到重復使用的目的。本實用新型的烘干系統，是利用外界空氣經凈化后加熱到80-150度左右進入干燥管，濕活性炭顆粒送入干燥管并被熱空氣加速，物料在加速管內被高速熱氣流分散，并反復的脈沖式加速和減速，使熱空氣將熱量傳遞給濕活性炭顆粒使活性炭干燥，蒸發出來的水分進入水處理系統。再生爐裝置集炭化、焙燒、活化三個階段一次完成，活化溫度高達1000度。再生后的活性炭其用途仍可連續重復使用及再生。活性炭再生的得率可達到85-95％，再生后活性炭的理化指標達到或超過新炭標準。

本實用新型實施例提供的活性炭再生系統的有益效果在于，可實現連續生產，產品質量穩定，操作簡便，設計合理；且全系統采用密閉操作，重復利用從廢舊活性炭脫除出來的有機物氣體(含炭化階段釋放的小分子烴類和焙燒階段的大分子有機物等等在再生爐裝置高溫作用下分解出來的各種可燃性有機物)的燃燒值，其節能環保、高效、無三廢排放真正做到固體廢物環保處理減量化、無害化、資源化的循環經濟模式。

附圖說明

通過結合附圖考慮以下對本實用新型的優選實施例的詳細說明，本實用新型的各種目標、特征和優點將變得更加顯而易見。

圖1為本實用新型一實施例的活性炭再生系統的結構框圖及物料、氣相、液相走向圖。

圖2為本實用新型一實施例的活性炭再生系統的平面布置圖。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本實用新型將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。

如圖1所示，本實用新型的活性炭再生系統從活性炭物料的走向來看，依次包括上料系統10、烘干系統20、再生爐裝置30、冷卻系統40、磨粉機 50、成品料倉和包裝機90。其中主要的組成部分是烘干系統20、再生爐裝置30，以及為了將烘干系統20和再生爐裝置30產生的一系列廢水和廢氣進行無害化處理的尾氣凈化系統60和冷卻水循環系統70。為了便于清楚本實用新型系統的完整結構和實施方式，以下將詳細說明各組成部分的一個優選實施方式。

烘干系統20

烘干系統20是利用熱空氣與飽和活性炭顆粒的熱交換，將飽和活性炭顆粒的水分蒸發出來，得到干燥的飽和活性炭碳顆粒；其中烘干系統20包括一個干燥管，干燥管具有入料口、入氣口及出料口；通過入氣口通入熱空氣；飽和活性炭顆粒通過入料口送入到干燥管。入料口和入氣口可為分別設置，也可選擇為集成在一起。飽和活性炭顆粒被送入到干燥管內與熱空氣混合而傳熱傳質。干燥管包括至少一個小管徑部和至少一個大管徑部，兩者可相互交替連接而成；飽和活性炭顆粒首先進入小管徑部，并在熱空氣的作用下開始加速，接著突然進入大管徑部開始不斷減速，然后又進入小管徑部再次被加速，如此使活性炭顆粒的運動速度交替地加速和減速，提高熱空氣和活性炭顆粒之間的傳熱效率。

例如，可將含水分50％的飽和活性炭，由上料系統10(例如為一計量式管狀輸送機或螺旋送料機)送入干燥入口，首先進入干燥管的小管徑部，活性炭顆粒得到加速，當其加速運動終了時，小管徑部結束，活性炭顆粒依靠慣性進入大管徑部。活性炭顆粒在運動過程中由于受到阻力而不斷減速，直到減速終了。突然再次進入小管徑部，這樣活性炭顆粒又被加速。如此重復交替地使管徑縮小和擴大，活性炭顆粒的運動速度也交替地加速和減速，熱空氣和活性炭顆粒間的相對速度和傳熱面積均較大，有效強化了傳熱傳質速率，提高干燥效率。

烘干系統20連接一個燃燒室80，燃燒室80包括空氣加熱部和燃燒部兩個部分。燃燒部內燃燒著可燃性物質，產生的熱量可對流經空氣加熱部的空氣進行加熱。空氣加熱部內不斷地通入潔凈的空氣，當空氣被加熱到80-150 度左右后，又通過引風機以一定初速度進入干燥系統20的干燥管，與含水 50％的濕活性炭顆粒傳質傳熱，使濕活性炭顆粒中的水分和部分帶氣味的氣體被蒸發出來，直至活性炭顆粒中的含水量達到預定值。然后，活性炭碳粉、濕空氣和少量有氣味的氣體進入烘干系統20的旋風分離器后，濕空氣(含有氣味的氣體)與活性炭固體顆粒分離，含水2-5％的干炭粉由旋風分離器 21下部和除塵器下部回收，再由氣力輸送進入飽和料倉暫存或直接進入再生爐裝置30。旋風分離器上部收集的尾氣等(包含水蒸氣和少量帶氣味的氣體)，會進入到尾氣凈化系統60。

其中燃燒室80的空氣加熱部可為一個能夠能傳熱的管子，管子部分區段貫穿燃燒室的燃燒部，管子的兩端分別連通外界的空氣(或空氣過濾器) 和烘干系統20的干燥管入口。

再生爐裝置30

烘干系統20中分離得到的含水2-5％的飽和炭粉，由螺旋送料機強制送入再生爐裝置30內，在再生爐裝置30內經6個加溫段，溫度從0-1020℃，分別經過“炭化、焙燒、活化”三個階段。其中炭化階段溫度相對較低，主要是去除活性炭表面的可揮發成分，是使活性炭吸附的部分有機物沸騰和汽化脫附，一部分有機物發生分解反應，生成小分子烴脫附出來，殘余成分留在活性炭孔隙內，形成“固體炭”。焙燒階段溫度較高，高達850-980度時，使活性炭內吸附的有機物能夠完全釋放出來。釋放出來的有機氣體，經除塵后由引風機排入燃燒室80內進行燃燒，在燃燒室80高溫焚燒后，使有機氣體轉化成無CO₂水分等無毒氣體，后排入大氣。在焙燒階段，由于溫度較高，為了避免活性炭自身被氧化，其焙燒過程是在惰性氣氛下進行，例如氮氣或氦氣等。因此，在焙燒階段應設置惰性氣體入口。活化階段：活化階段需通入少量蒸氣，以清理活性炭的微孔，使其恢復吸附功能，活化階段需設置水蒸氣入口。

再生爐裝置的三個處理階段，既可在同一個空間內，通過調控升溫裝置和氣體通入等來完成，也可以在不同的三個區隔(apartment)空間內完成。即，可使活性炭物料依次通過首尾連接的炭化區隔段、焙燒區隔段和活化區隔段，對應各個區隔段內設置有相應的溫度控制裝置和惰性氣體/水蒸氣入口。

實施例中，再生爐裝置30可選擇為現有活化爐設備，現有活化爐設備可選擇類型在此不再贅述。

尾氣凈化系統60

烘干系統20的旋風分離器上部收集的尾氣等會進入到尾氣凈化系統60，烘干的過程是利用潔凈的熱空氣與濕的飽和廢舊活性炭混合，因此這個過程會產生60-80度的蒸汽和及少量帶氣味的尾氣。尾氣凈化系統60包括至少一個噴淋塔61，一個氣液分離塔62和一個活性炭吸附塔63。

首先烘干系統20中出來的尾氣首先是進入噴淋塔61中，經兩級噴淋塔 61凈化，大部分易溶于水的物質(如酸性氣體等)與溶于水形成水溶性酸等，使尾氣中氣味成分被水吸收，吸收效率可達到98％，實現洗氣目的。凈化后的尾氣，再次進入氣液分離塔62中去除水霧，水霧等被導入到冷卻水循環系統70，而氣液分離塔62所分離出的氣體，進一步被引風機送入活性炭吸附塔63中，在活性炭吸附塔63內經過三層活性炭過濾和吸附，最終凈化后的氣體經過煙囪達標排放。活性炭吸附塔63內的活性炭經再生后也可循環使用。

關于噴淋塔61的結構可為化工工藝中的常用結構，一般是從塔頂往下噴灑水霧，使水霧與被清洗的氣體逆向流動達到高效傳質和吸收水溶性帶氣味氣體的目的。噴淋塔61的具體結構，在此不再詳述。

冷卻水循環系統70

在尾氣凈化系統60中，由兩級噴淋塔61、氣液分離塔62中產生的廢水，會進入到冷卻水循環系統70進行處理。冷卻水循環系統70包括活性炭吸附池71、清水池72和冷卻塔73。尾氣凈化系統60的噴淋塔61和氣液分離塔62產生的廢水首先進入活性炭吸附池71，將廢水中吸收的水溶性物質被活性炭吸附，然后流入清水池72，再經水泵提至冷卻塔73降溫后，送入尾氣凈化系統60的噴淋塔61中循環使用。其中活性炭吸附池71可包括三級吸附，即采用三種不同規格的活性炭對水進行凈化處理。而清水池72可設溢流口，噴淋塔61用不完的凈水通過溢流口排入廠內下水管線。其中，活性炭吸附池71內的活性炭經再生后也可循環使用。

燃燒室80

燃燒室80的作用有兩個；其一是將潔凈空氣加熱得到烘干系統20所需要的熱風；其二是將再生爐裝置30所產生的有機氣體，低分子量烴類等從活性炭微孔內脫附出來的可燃性物質進行焚燒，以實現無害化處理。燃燒室 80使用的燃料主要來源于天然氣，換句話說，燃燒室80主要通過燃燒天然氣來加熱通入至“空氣加熱部”的潔凈空氣，產生的熱空氣通入到烘干系統 20中。不過，在再生爐裝置30內由炭化階段、焙燒階段從活性炭中脫除出來的可揮發性有機物，小分子烴、高溫下分解的有機物等均具有一定的可燃性，且直接排放對環境污染很大。為此，本實用新型又將再生爐裝置30中從活性炭上脫出的有機氣體混合物經除塵器81處理之后，與天然氣一起被導入至燃燒室80內燃燒，由此不僅在這個階段將有機廢氣進行焚燒的無害化處理，還可以充分利用這些有機物的燃燒值，節省能天然氣用量，減少能耗成本，一舉兩得。燃燒室80內燃燒的燃料，可來源于天然氣以及再生過程中產生的有機氣體。

冷卻系統40、磨粉機50：

冷卻系統40引入軟化水將再生爐裝置30處理后的活性炭顆粒冷卻降溫，冷卻系統40包括一個水冷卻式管式送料機41，其管外充滿冷卻水，在輸送物料的同時冷卻物料，其中水冷卻式管式送料機41連接一個軟化水冷卻塔42的出水；磨粉機50將冷卻系統處理的活性炭顆粒磨碎，按照預定規格過篩，磨料機50為氣流磨的一種，磨碎的物料可暫存到成品料倉，或直接輸送到包裝系統90。

成品料倉、包裝系統90

包裝系統90由供料、篩分、包裝三個部分組成，首先由氣力輸送至成品料倉，再由成品料倉底部經螺旋送料機送到包裝機上口，再通過篩分設備去除雜物，進入包裝機。本實用新型系統中，其物料經過的各個環節都設有防外溢、除塵裝置。

自動化控制系統

本控制系統采用DCS全程實時在線監控，大型主態畫面顯示，實現數據顯示和記錄打印，包括溫度、壓差、壓力、流量、電流、電壓、料位、氧含量等。本系統可實現自動化生產。

再如圖2所示，為本實用新型較佳實施例的活性炭再生系統的平面布置圖，從圖面右側開始，一個上料系統10(可設為一計量上料輸送)，連接一個烘干系統20，烘干系統20的左端部為一個旋風分離器21，旋風分離器21 上部連接一個煙氣輸送管，將煙氣輸送到尾氣凈化系統60；旋風分離器21 下部通過管道連接到一個再生爐裝置30。

再生爐裝置30的左端連接有一個氮氣制備裝置，該氮氣制備裝置產生的氮氣通入到再生爐裝置30中，供焙燒階段過程中保護活性炭在850-980℃以上的高溫下不會被氧化。再生爐裝置30連接一個水冷卻式管式送料機41，其中水冷卻式管式送料機41連接一個軟化水冷卻塔42的出水；借此，使從再生爐裝置30出來的活性炭物料經水冷卻式管式送料機41輸送的同時，還被水冷卻降溫。其中軟化水冷卻塔42的輸送的到水冷卻式管式送料機41的軟化冷水，在給活性炭物料降溫的時候，產生一些水蒸氣，這些水蒸氣被通入到再生爐裝置30的活化階段，以清理活性炭的微孔，使其恢復吸附功能，活化階段需設置水蒸氣入口。

水冷卻式管式送料機41將活性炭顆粒物料進一步輸送到磨粉機50進行磨碎和過篩處理，磨粉機50可為一個氣流磨，磨碎至預定粒度后，經氣力輸送到成品料倉(圖中位于標號90上方的裝置)，再進入包裝系統90進一步包裝得到可售商品活性炭。

旋風分離器21上部出來的主要成分是烘干系統20烘干過程中產生的水蒸氣和少量揮發性氣體，這類氣體進入到尾氣凈化系統60的噴淋塔61。如圖2所示，噴淋塔61包括兩級，經噴淋塔61處理吸收一些水溶性氣體之后得到一些不溶性氣體和水蒸氣(水霧)的混合物，進入到氣液分離塔62去除水霧，再經活性炭吸附塔63經過濾和吸附，最后排空。

兩級噴淋塔61產生的污水(溶解了帶氣味氣體)進入到冷卻水循環系統70的活性炭吸附池71，經多級過濾和吸附處理，然后進入清水池72蓄積，再經提升泵提升到一個冷卻塔73。冷卻塔73的冷水又通過管路連接噴淋塔 61。

燃燒室80內通入天然氣燃燒產生高溫，將進入到燃燒室80的潔凈空氣加熱至150℃左右，通過引風機形成高速熱風，通入到烘干系統20，與上料系統10輸送到烘干系統20的濕潤飽和活性炭顆粒混合，經傳熱傳質，將濕潤飽和活性炭烘干至含水量2％-5％。燃燒室80的另一個作用是，作為再生爐裝置30的尾氣(從活性炭微孔脫附出來的小分子烴類等有機可燃物)的焚燒場所；經焚燒后，一方面可將這些有機可燃物無害化，另一方面可充分利用這些有機可燃物的燃燒值，從而減少天然氣用量和成本。經焚燒后，將有機可燃物燃燒生成的水、CO₂等排放至大氣。

盡管已經參照某些實施例公開了本實用新型，但是在不背離本實用新型的范圍和范疇的前提下，可以對所述的實施例進行多種變型和修改。因此，應該理解本實用新型并不局限于所闡述的實施例，其保護范圍應當由所附權利要求的內容及其等價的結構和方案限定。