活性炭再生系统和再生方法与流程

本发明涉及活性炭再生领域，具体地涉及一种活性炭再生系统以及活性炭再生方法。

背景技术：

活性炭因具有高度发达的孔隙结构和合适的比表面积，无毒无味，对有机物质有色分子具有很强的吸附能力，常被作为一种优良的吸附剂，广泛应用于医药、冶金、食品、化工、军事和环境保护等各个领域。近年来，随着人们社会环保意识的提高，活性炭在环境保护方面的需求量日益增多，被大量应用于城市供水净化、有害气体吸附、饮用水提纯和工业废水深度处理之中。然而，由于活性炭价格偏高，生产资源越来越紧缺，若将使用后的废活性炭采取焚烧、填埋等方式处理掉，势必会造成资源的严重浪费，同时也给环境带来一定的影响，极大地限制了活性炭的应用范围。因此，废活性炭的再生具有良好的发展趋势。

活性炭再生，是指用运物理、化学或生物化学等方法在不破坏活性炭原有结构的前提下，对吸附饱和后失去活性的炭进行处理，恢复其吸附性能，达到重复使用的目的。活性炭的再生方法有很多种，例如：加热再生法、生物再生法、湿式氧化法、溶剂再生法、电化学再生法、催化湿式氧化法等。其中，加热再生法是应用最多，工业上最成熟的活性炭再生方法。活性炭在再生过程中，根据加热到不同温度时有机物的变化，一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段；在干燥阶段，主要去除活性炭上的可挥发成分；高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来，残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”，在这一阶段，温度将达到800～900°C,为避免活性炭的氧化，一般在抽真空或惰性气氛下进行；接下来的活化阶段中，往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能。

中国专利文献CN105289563A公开了一种废活性炭再生处理方法，其包括储存、预处理、热力制取、焙烧、后处理及包装以及尾气处理步骤；但是其至少存在以下不足之处：隧道窑炉尾部冷却区产生的烟气需要进行燃烧、冷却、吸附、除尘、酸碱处理等一系列处理后才能由烟囱排出，该尾气处理工艺复杂且增加了整体能耗成本。

综上可知，现需提供一种尾气处理简单且能耗成本低的活性炭再生系统，进一步提供一种活性炭再生方法。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的问题在于现有技术中的废活性炭再生工艺方法的尾气处理工艺复杂且增加了整体能耗成本；进而提供一种尾气处理简单且能耗成本低的活性炭再生系统，进一步提供一种活性炭再生方法。

为此，本发明提供了活性炭再生系统，其包括N（N>=2）组再生设备；其中，每组再生设备包括

进料结构，包括装载有废活性炭的料仓以及用于传送所述废活性炭的传递组件；

烘干结构，与所述进料结构连通，对被送入的所述废活性炭进行烘干处理；

再生结构，与所述烘干结构连通，对被送入的所述废活性炭进行活化处理，所述再生结构具有靠近进料端设置的用于预热升温的第一温度区和靠近出料端设置的用于活化再生的第二温度区，所述再生结构中设有燃烧喷枪；

冷却结构，设于所述再生结构的出料端处，对通过所述再生结构再生后输出的再生活性炭进行冷却；以及

燃烧结构，设于所述再生结构和所述烘干结构之间，对所述再生结构排出后的气体进行充分燃烧，所述燃烧结构的进气端与所述再生结构的出气端连通，所述燃烧结构的出气端与所述烘干结构的进气端连接；

其中，第一组再生设备的所述燃烧结构的出气端与第N组再生设备的所述再生结构的所述第二温度区连通，所述第N组再生设备的所述燃烧结构的出口端与所述第N-1组再生设备的再生结构的所述第二温度区连通。

所述燃烧结构的出气端设置有三通气压阀门，所述三通气压阀门的第一接口与所述燃烧结构的出气端连通，第二接口与同组的所述烘干结构连通，第三接口与另一组的所述再生结构连通。

所述燃烧结构与所述烘干结构、所述再生结构采用耐高温管道连接；优选所述耐高温管道为刚玉陶瓷管道。

所述再生结构设为回转窑，所述回转窑的窑尾设有所述第一温度区，所述回转窑的窑头设有所述第二温度区，所述窑头处设有所述燃料喷枪。

所述燃烧喷枪内的燃料为天然气、柴油或重油。

所述烘干结构设为烘干转炉，所述烘干转炉的出料端还设有除尘装置；优选所述除尘装置包括旋风除尘分离器和烟囱。

对应于上述的活性炭再生系统的活性炭再生方法，

步骤一

再生结构点火，燃烧燃烧喷枪内的燃料，燃烧后产生的热量对所述再生结构进行预热，并进入燃烧结构进行充分燃烧；燃烧后的气体部分进入烘干结构，另一部分作为活化气体进入另一组再生设备的再生结构；

步骤二

废活性炭通过进料结构被送入所述烘干结构进行烘干处理，且处理后将所述废活性炭送入所述再生结构；

步骤三

所述废活性炭先被送入所述再生结构的第一温度区，在所述第一温度区进行预热处理，预设处理完毕后将所述废活性炭送入所述第二温度区，在所述第二温度区进行活化处理，所述废活性炭转化为再生活性炭；

步骤四

将再生活性炭送入所述冷却结构中进行冷却处理，处理完毕后将所述再生活性炭送入成品间。

在步骤三中，所述第一温度区的预热温度为200-600℃，预热时间为2-5小时。

在步骤三中，所述第二温度区的活化温度为900-1050℃，预热时间为2-3小时；优选气压为0.2-0.3MPa。

在步骤二中，所述废活性炭的加料量为50-100t/h。

本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：

本发明提供的活性炭再生系统包括N组再生设备，且各组再生设备中的燃烧结构的出气端不仅与本组的烘干结构连通，还和另一组再生设备的再生结构连通，即在燃烧结构中充分燃烧后的气体一部分被送入所述烘干结构中对废活性炭进行烘干处理，而另一部则被作为活化气体被送入另一组的所述再生结构中对所述再生结构的废活性炭进行活化再生，而燃烧结构所燃烧气体其本身由该组的所述再生结构排出；也就是说，在该再生系统中，无需进行尾气处理，该再生系统中的气体被不断循环利用，从而降低了能耗成本，解决了气体来源问题和尾气处理问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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 为本发明所述活性炭再生系统示意图；

附图标记说明：1-1-料仓；2-1-皮带；3-1-烘干结构；4-1-旋风除尘分离器；5-1-烟囱；6-1-螺旋给料机；7-1-再生结构；8-1-燃烧喷枪；9-1-冷却结构；10-1-皮带；11-1-成品间；12-1-燃烧结构；13-1-三通气压阀门。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了活性炭再生系统，其包括N（N>=2）组再生设备；其中，每组再生设备包括

进料结构，包括装载有废活性炭的料仓1-1以及用于传送所述废活性炭的传递组件；

烘干结构3-1，与所述进料结构连通，对被送入的所述废活性炭进行烘干处理；

再生结构7-1，与所述烘干结构3-1连通，对被送入的所述废活性炭进行活化处理，所述再生结构7-1具有靠近进料端设置的用于预热升温的第一温度区和靠近出料端设置的用于活化再生的第二温度区，所述再生结构7-1中设有燃烧喷枪8-1；

冷却结构9-1，设于所述再生结构7-1的出料端处，对通过所述再生结构7-1再生后输出的再生活性炭进行冷却；以及

燃烧结构12-1，设于所述再生结构7-1和所述烘干结构3-1之间，对所述再生结构7-1排出后的气体进行充分燃烧，所述燃烧结构12-1的进气端与所述再生结构7-1的出气端连通，所述燃烧结构12-1的出气端与所述烘干结构3-1的进气端连接；

其中，第一组再生设备的所述燃烧结构12-1的出气端与第N组再生设备的所述再生结构7-1的所述第二温度区连通，所述第N组再生设备的所述燃烧结构12-1的出口端与所述第N-1组再生设备的再生结构7-1的所述第二温度区连通。

在本实施例中，N组再生设备形成循环结构，上一组再生设备的所述燃烧结构12-1的出气端与下一组再生设备的所述再生结构7-1的所述第二温度区连通，也就是说，下一组再生设备的所述再生结构7-1的所述第二温度区的活化气体由上一组再生设备的所述燃烧结构12-1提供，上一组再生设备的所述燃烧结构12-1所燃烧的气体为改组再生设备的所述再生结构7-1所排出的尾气，而最初的燃烧气体为所述再生结构7-1中的所述燃烧喷枪8-1中的燃料燃烧后产生的气体；因此，在整个活性炭再生系统中，所述再生结构7-1中排出的尾气得以不断循环利用，具体如图1所示，箭头方向为气体循环走向，从而降低了能耗成本，解决了气体来源问题和尾气处理问题

在本实施例中，优选将所述N设为2，即如图1所示，所述再生设备设为两组；其中，优选所述燃烧喷枪8-1内的燃料为天然气、柴油或重油；因此，所述燃烧喷枪8-1中的燃料燃烧后的产物主要为CO2、水蒸气的混合物，而经过所述再生结构7-1排出的尾气主要为CO、H2、有机气体产物等，其经过燃烧结构12-1充分燃烧后得到CO2和水蒸气混合活化气体，该混合活化气体大部分被送入下一组再生设备的所述再生结构7-1中对废活性炭进行活化，小部分被送入该组的烘干结构3-1中对其中的废活性炭进行活化。

同时，本实施例优选所述传递组件设为皮带2-1和螺旋给料机6-1，即所述废活性炭通过所述皮带2-1或所述螺旋给料机6-1进行输送和传递。

具体地，本实施例的所述燃烧结构12-1的出气端设置有三通气压阀门13-1，所述三通气压阀门13-1的第一接口与所述燃烧结构12-1的出气端连通，第二接口与同组的所述烘干结构3-1连通，第三接口与另一组的所述再生结构7-1连通。在使用过程中，通过所述三通气压阀门13-1调节气压流量大小。

在上述实施例的基础上，所述燃烧结构12-1与所述烘干结构3-1、所述再生结构7-1采用耐高温管道连接；优选所述耐高温管道为刚玉陶瓷管道；同时，所述再生结构7-1设为回转窑，所述回转窑的窑尾设有所述第一温度区，所述回转窑的窑头设有所述第二温度区，所述窑头处设有所述燃料喷枪，所述燃烧喷枪8-1内的燃料为天然气、柴油或重油。

在本实施例中，所述回转窑的窑头为出料端和进气端，所述回转窑的窑尾为进料端和出气端；即所述回转窑的窑尾与该组再生设备的所述烘干结构3-1和所述燃烧结构12-1相连，所述回转窑的窑头与该组再生设备的冷却结构9-1和下组再生设备的所述燃耗结构相连。

所述烘干结构3-1设为烘干转炉，所述烘干转炉的出料端还设有除尘装置；优选所述除尘装置包括旋风除尘分离器4-1和烟囱5-1；在烘干过程中，所述废活性炭所吸附的一些尘埃或其他颗粒会在烘干气体的作用下上浮或飞舞，从而通过所述旋风除尘分离器4-1对尘埃进行分离并最后通过烟囱5-1排出，从而保证循环气体的纯净度，防止其他异物对活化再生的效率或结果产生影响。

在本实施例中，所述再生结构7-1与所述冷却结构9-1之间设有水冷却螺旋给料机6-1，所述水冷却螺旋给料机6-1将再生活性炭由所述再生结构7-1中输出并送入所述冷却结构9-1中进行冷却，而冷却完毕后，所述冷却结构9-1通过皮带10-1将再生活性炭送往成品间11-1以进行分袋包装。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种对应于实施例1中的活性炭再生系统的活性炭再生方法：

步骤一

再生结构7-1点火，燃烧燃烧喷枪8-1内的燃料，所述燃料燃烧后产生大量热量和以CO2、水蒸气的混合物，该混合物中还含有一定量的CO、H2，产生的热量对所述再生结构7-1即回转窑进行加热升温，而燃烧后的气体产物被进一步排出所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，从而产生CO2、水蒸气混合活化气体，该混合活化气体的小部分被排出该组再生设备的所述烘干结构3-1即烘干转炉中，该混合活化气体的大部分被排出下一组再生设备的所述再生结构7-1中；在该步骤一中，优选气压为0.2-0.25MPa。

步骤二

装载在所述料仓1-1中的所述废活性炭通过进料结构即皮带2-1或螺旋给料机6-1被送入所述烘干转炉中进行烘干处理，其具体烘干时间为6-7小时，烘干温度为120-150℃，烘干处理完毕后，所述废活性炭被进一步送入所述再生结构7-1；进料时，所述废活性炭的加料量为50t/h；

步骤三

所述废活性炭有所述再生结构7-1即所述回转窑的窑尾进入，首先在所述第一温度区进行预热处理，其预热时间为2-3小时，预热温度为200-600℃， 在预设处理阶段，所述废活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来；预热处理完毕后，所述废活性炭进入所述第二温度区进行活化再生，其活化再生时间为2-2.5小时，活化再生温度为900-950℃，CO2、水蒸气混合活化气体对所述废活性炭进行活化，清理活性炭微孔，活化扩孔，使吸附的大分子有机物脱附，使其恢复吸附性能，所述废活性炭转换成再生活性炭；

步骤四

所述再生活性炭由所述回转窑中输入并被送入所述冷却结构9-1中进行冷却处理，冷却完毕后，所述再生活性炭被进一步送入成品间11-1以便于后续分袋包装；

而所述回转窑中尾气主要为CO、H2、有机气体产物，从所述回转窑的窑尾排出并进入所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，并转化成CO2、水蒸气混合活化气体；

本实施例生产得到的再生活性炭产品质量基本能够达到再生要求，性能检测结果表明，其吸附性能达标，能达到为原活性炭的95％左右，但能耗较低，炭损10%左右，当成品质量要求不高时，可采用该生产工艺。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种对应于实施例1中的活性炭再生系统的活性炭再生方法：

步骤一

再生结构7-1点火，燃烧燃烧喷枪8-1内的燃料，所述燃料燃烧后产生大量热量和以CO2、水蒸气的混合物，该混合物中还含有一定量的CO、H2，产生的热量对所述再生结构7-1即回转窑进行加热升温，而燃烧后的气体产物被进一步排出所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，从而产生CO2、水蒸气混合活化气体，该混合活化气体的小部分被排出该组再生设备的所述烘干结构3-1即烘干转炉中，该混合活化气体的大部分被排出下一组再生设备的所述再生结构7-1中；在该步骤一中，优选气压为0.2-0.3MPa。

步骤二

装载在所述料仓1-1中的所述废活性炭通过进料结构即皮带2-1或螺旋给料机6-1被送入所述烘干转炉中进行烘干处理，其具体烘干时间为6-7小时，烘干温度为120℃烘干处理完毕后，所述废活性炭被进一步送入所述再生结构7-1；进料时，所述废活性炭的加料量为75t/h；

步骤三

所述废活性炭有所述再生结构7-1即所述回转窑的窑尾进入，首先在所述第一温度区进行预热处理，其预热时间为3-4小时，预热温度为200-600℃， 在预设处理阶段，所述废活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来；预热处理完毕后，所述废活性炭进入所述第二温度区进行活化再生，其活化再生时间为2.5-3小时，活化再生温度为950-1000℃，CO2、水蒸气混合活化气体对所述废活性炭进行活化，清理活性炭微孔，活化扩孔，使吸附的大分子有机物脱附，使其恢复吸附性能，所述废活性炭转换成再生活性炭；

步骤四

所述再生活性炭由所述回转窑中输入并被送入所述冷却结构9-1中进行冷却处理，冷却完毕后，所述再生活性炭被进一步送入成品间11-1以便于后续分袋包装；

而所述回转窑中尾气主要为CO、H2、有机气体产物，从所述回转窑的窑尾排出并进入所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，并转化成CO2、水蒸气混合活化气体；

本实施例生产得到的再生活性炭产品质量基本能够达到再生要求，性能检测结果表明，其吸附性能达标，能达到为原活性炭的105％左右，炭损15%左右，能耗适中，该生产工艺可生产高质量的再生活性炭。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种对应于实施例1中的活性炭再生系统的活性炭再生方法：

步骤一

再生结构7-1点火，燃烧燃烧喷枪8-1内的燃料，所述燃料燃烧后产生大量热量和以CO2、水蒸气的混合物，该混合物中还含有一定量的CO、H2，产生的热量对所述再生结构7-1即回转窑进行加热升温，而燃烧后的气体产物被进一步排出所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，从而产生CO2、水蒸气混合活化气体，该混合活化气体的小部分被排出该组再生设备的所述烘干结构3-1即烘干转炉中，该混合活化气体的大部分被排出下一组再生设备的所述再生结构7-1中；在该步骤一中，优选气压为0.2-0.3MPa。

步骤二

装载在所述料仓1-1中的所述废活性炭通过进料结构即皮带2-1或螺旋给料机6-1被送入所述烘干转炉中进行烘干处理，其具体烘干时间为6-7小时，烘干温度为150℃，烘干处理完毕后，所述废活性炭被进一步送入所述再生结构7-1；进料时，所述废活性炭的加料量为75t/h；

步骤三

所述废活性炭有所述再生结构7-1即所述回转窑的窑尾进入，首先在所述第一温度区进行预热处理，其预热时间为4-5小时，预热温度为200-600℃， 在预设处理阶段，所述废活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来；预热处理完毕后，所述废活性炭进入所述第二温度区进行活化再生，其活化再生时间为2.5-3小时，活化再生温度为1000-1050℃，CO2、水蒸气混合活化气体对所述废活性炭进行活化，清理活性炭微孔，活化扩孔，使吸附的大分子有机物脱附，使其恢复吸附性能，所述废活性炭转换成再生活性炭；

步骤四

所述再生活性炭由所述回转窑中输入并被送入所述冷却结构9-1中进行冷却处理，冷却完毕后，所述再生活性炭被进一步送入成品间11-1以便于后续分袋包装；

而所述回转窑中尾气主要为CO、H2、有机气体产物，从所述回转窑的窑尾排出并进入所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，并转化成CO2、水蒸气混合活化气体；

本实施例生产得到的再生活性炭产品质量较高，性能检测结果表明，其吸附性能达标，能达到为原活性炭的110％左右，炭损21%左右，炭损较大，能耗较高，优点在于再生效果好，处理量较大。

实施例5

在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种对应于实施例1中的活性炭再生系统的活性炭再生方法：

步骤一

再生结构7-1点火，燃烧燃烧喷枪8-1内的燃料，所述燃料燃烧后产生大量热量和以CO2、水蒸气的混合物，该混合物中还含有一定量的CO、H2，产生的热量对所述再生结构7-1即回转窑进行加热升温，而燃烧后的气体产物被进一步排出所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，从而产生CO2、水蒸气混合活化气体，该混合活化气体的小部分被排出该组再生设备的所述烘干结构3-1即烘干转炉中，该混合活化气体的大部分被排出下一组再生设备的所述再生结构7-1中；在该步骤一中，优选气压为0.2-0.3MPa。

步骤二

装载在所述料仓1-1中的所述废活性炭通过进料结构即皮带2-1或螺旋给料机6-1被送入所述烘干转炉中进行烘干处理，6-7小时，烘干温度为130℃，烘干处理完毕后，所述废活性炭被进一步送入所述再生结构7-1；进料时，所述废活性炭的加料量为100t/h；

步骤三

所述废活性炭有所述再生结构7-1即所述回转窑的窑尾进入，首先在所述第一温度区进行预热处理，其预热时间为3-4小时，预热温度为200-600℃， 在预设处理阶段，所述废活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来；预热处理完毕后，所述废活性炭进入所述第二温度区进行活化再生，其活化再生时间为2.5-3小时，活化再生温度为1000-1050℃，CO2、水蒸气混合活化气体对所述废活性炭进行活化，清理活性炭微孔，活化扩孔，使吸附的大分子有机物脱附，使其恢复吸附性能，所述废活性炭转换成再生活性炭；

步骤四

所述再生活性炭由所述回转窑中输入并被送入所述冷却结构9-1中进行冷却处理，冷却完毕后，所述再生活性炭被进一步送入成品间11-1以便于后续分袋包装；

而所述回转窑中尾气主要为CO、H2、有机气体产物，从所述回转窑的窑尾排出并进入所述燃烧结构12-1中进行充分燃烧，并转化成CO2、水蒸气混合活化气体；

本实施例生产得到的再生活性炭产品质量较高，性能检测结果表明，其吸附性能达标，能达到为原活性炭的108％左右，炭损17%左右，能耗适中，大批量再生活性炭时，可采用该生产工艺。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。