一种活性炭再生系统的制作方法

本实用新型总体来说涉及一种活性炭再生技术，具体而言，涉及一种将废旧活性炭进行再生的活性炭再生系统。

背景技术：

活性炭主要是用于吸附有害气体、滤去不溶性物质、吸附一些可溶性物质。活性炭的组成成分主要是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它的使用寿命是用吸附饱和度来衡量的。当活性炭吸附饱和后，其不再具有吸附功能，因此如果能够恢复其吸附功能，那么这些废旧的饱和活性炭就可以再次发挥作用。随着人们对活性炭行业的广泛关注，活性炭应用的领域越来越广，相应的活性炭用量也在不断的增加，吸附饱和后的活性炭处理去向就显得格外重要。一般情况下，活性炭作为固体废弃物或者危险废弃物对待，需要付较高费用请第三方处理，不仅浪费了资源，还带来很高的处理成本。因此，活性炭回收再生利用，逐渐被相关行业所重视。加之国家出台的一系列针对再生资源综合利用的扶持政策，使废旧活性炭不仅可以变废为宝，还可以减少污染物排放，促进环境保护治理。再生后的活性炭已经应用于污水处理、食品脱色、有害气体吸附等行业。再生炭作为使用广泛的一种吸附剂，各类行业使用量相当可观。因此，回收再生利用项目，具有很强的循环经济效益和环境效益。

经过调查发现，国内各地分布着几十万吨废旧活性炭，可回收数量大，分布地域广。然而，现有的落后工艺流程既达不到环保的要求，也达不到性能和指标的要求。吸附饱和后的活性炭因再无利用价值而全部焚烧，而焚烧过程中对大气的污染以及资源的白白浪费，成了用炭企业的一大难题。为此，确实有必要为饱和活性炭提供一个良好的解决方案。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为解决现有技术的上述技术问题，本实用新型的主要目的在于提供一种将废旧活性炭进行再生的活性炭再生系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案包括：

一种活性炭再生系统，包括一个烘干系统和一个再生炉装置；所述烘干系统利用热空气烘干饱和活性炭颗粒；所述烘干系统包括一个干燥管，所述干燥管具有入料口、入气口及出料口；通过所述入气口通入热空气；所述饱和活性炭颗粒通过入料口送入到所述干燥管；所述干燥管包括至少一个小管径部和至少一个大管径部；所述饱和活性炭颗粒通过交替的所述小管径部和所述大管径部，以此所述饱和活性炭颗粒在所述干燥管内的通过速度交替变换，提高热空气和活性炭颗粒之间的传热效率；所述再生炉装置连接所述烘干系统的所述出料口，将所述烘干系统中得到的低含水量饱和活性炭颗粒进行高温处理，使所述饱和活性炭颗粒吸附的有机物脱附。

根据本实用新型的一个实施例，所述烘干系统还包括一个旋风分离器，将所述烘干系统的出料口出来的湿空气与活性炭颗粒的混合物进行气固分离，干燥的活性炭颗粒从所述旋风分离器的下部回收。

根据本实用新型的一个实施例，所述再生炉装置配设有能够从0-1020℃多阶段升温的升温装置，以及设有至少一个惰性气体入口和/或一个水蒸气入口。

借此可以实现再生炉装置对活性炭颗粒的炭化、焙烧和活化三个阶段处理；其中所述炭化阶段是通过加热，使活性碳粉表面的可挥发性成分沸腾和汽化脱附；所述焙烧阶段温度上升到800-1000℃，使所述活性碳粉吸附的有机物在高温环境下完全释放出来，其中焙烧阶段是惰性气体保护下进行，以避免活性炭颗粒在高温下氧化；活化阶段是通入水蒸气清理活性炭的微孔，恢复活性炭的吸附能力。

根据本实用新型的一个实施例，所述烘干系统还连接一个尾气净化系统，所述干燥管中的湿空气和部分带有气味的气体被引入所述尾气净化系统；其中尾气净化系统包括至少一个喷淋塔，一个气液分离塔和一个活性炭吸附塔；所述干燥管中的湿空气和部分带有气味的气体首先经过所述喷淋塔喷淋，使水溶性气体被水吸收，再进入所述气液分离塔中去除大部分水雾，最后进入所述活性炭吸附塔，在所述活性炭吸附塔中被活性炭过滤及吸附后，剩余排放到大气。

根据本实用新型的一个实施例，所述尾气净化系统还连接一个冷却水循环系统，所述冷却水循环系统包括活性炭吸附池、清水池和冷却塔；所述尾气净化系统的喷淋塔和气液分离塔产生的废水首先进入所述活性炭吸附池，将废水中吸收的水溶性物质被活性炭吸附，然后流入所述清水池，再经水泵提至所述冷却塔降温后，送入所述尾气净化系统的喷淋塔循环使用。

根据本实用新型的一个实施例，所述清水池设有溢流口，使多余的清水排入厂内下水管线。

根据本实用新型的一个实施例，所述烘干系统连接一个燃烧室，所述燃烧室包括空气加热部和燃烧部，所述燃烧部燃烧可燃性物质，以加热所述空气加热部；所述空气加热部设有洁净空气通入口，将洁净空气引入后加热至预定温度得到干燥的热空气，所述热空气通过引风机引入所述烘干系统的干燥管，干燥所述饱和活性炭颗粒。

根据本实用新型的一个实施例，所述再生炉装置中从所述活性炭颗粒中经高温脱附出来的有机气体，作为可燃性物质被导入到所述燃烧室的燃烧部燃烧，以加热所述洁净空气；所述有机气体在所述燃烧室燃烧后，排放至大气。

根据本实用新型的一个实施例，所述活性炭再生系统还包括一个冷却系统、一个磨粉机和一个包装机，所述冷却系统是引入软化水将再生炉装置处理后的活性炭颗粒冷却；所述磨粉机将所述冷却系统处理的活性炭颗粒磨碎。

根据本实用新型的一个实施例，所述活性炭再生系统还包括一个上料系统，所述上料系统连接所述烘干系统；所述上料系统将饱和活性炭颗粒送入所述烘干系统。

本实用新型的活性炭再生系统其技术效果：

本系统采用高温将使用过的活性炭内的杂质进行脱除，并使其恢复原有的活性，以达到重复使用的目的。本实用新型的烘干系统，是利用外界空气经净化后加热到80-150度左右进入干燥管，湿活性炭颗粒送入干燥管并被热空气加速，物料在加速管内被高速热气流分散，并反复的脉冲式加速和减速，使热空气将热量传递给湿活性炭颗粒使活性炭干燥，蒸发出来的水分进入水处理系统。再生炉装置集炭化、焙烧、活化三个阶段一次完成，活化温度高达1000度。再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。活性炭再生的得率可达到85-95％，再生后活性炭的理化指标达到或超过新炭标准。

本实用新型实施例提供的活性炭再生系统的有益效果在于，可实现连续生产，产品质量稳定，操作简便，设计合理；且全系统采用密闭操作，重复利用从废旧活性炭脱除出来的有机物气体(含炭化阶段释放的小分子烃类和焙烧阶段的大分子有机物等等在再生炉装置高温作用下分解出来的各种可燃性有机物)的燃烧值，其节能环保、高效、无三废排放真正做到固体废物环保处理减量化、无害化、资源化的循环经济模式。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施例的详细说明，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。

图1为本实用新型一实施例的活性炭再生系统的结构框图及物料、气相、液相走向图。

图2为本实用新型一实施例的活性炭再生系统的平面布置图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如图1所示，本实用新型的活性炭再生系统从活性炭物料的走向来看，依次包括上料系统10、烘干系统20、再生炉装置30、冷却系统40、磨粉机 50、成品料仓和包装机90。其中主要的组成部分是烘干系统20、再生炉装置30，以及为了将烘干系统20和再生炉装置30产生的一系列废水和废气进行无害化处理的尾气净化系统60和冷却水循环系统70。为了便于清楚本实用新型系统的完整结构和实施方式，以下将详细说明各组成部分的一个优选实施方式。

烘干系统20

烘干系统20是利用热空气与饱和活性炭颗粒的热交换，将饱和活性炭颗粒的水分蒸发出来，得到干燥的饱和活性炭碳颗粒；其中烘干系统20包括一个干燥管，干燥管具有入料口、入气口及出料口；通过入气口通入热空气；饱和活性炭颗粒通过入料口送入到干燥管。入料口和入气口可为分别设置，也可选择为集成在一起。饱和活性炭颗粒被送入到干燥管内与热空气混合而传热传质。干燥管包括至少一个小管径部和至少一个大管径部，两者可相互交替连接而成；饱和活性炭颗粒首先进入小管径部，并在热空气的作用下开始加速，接着突然进入大管径部开始不断减速，然后又进入小管径部再次被加速，如此使活性炭颗粒的运动速度交替地加速和减速，提高热空气和活性炭颗粒之间的传热效率。

例如，可将含水分50％的饱和活性炭，由上料系统10(例如为一计量式管状输送机或螺旋送料机)送入干燥入口，首先进入干燥管的小管径部，活性炭颗粒得到加速，当其加速运动终了时，小管径部结束，活性炭颗粒依靠惯性进入大管径部。活性炭颗粒在运动过程中由于受到阻力而不断减速，直到减速终了。突然再次进入小管径部，这样活性炭颗粒又被加速。如此重复交替地使管径缩小和扩大，活性炭颗粒的运动速度也交替地加速和减速，热空气和活性炭颗粒间的相对速度和传热面积均较大，有效强化了传热传质速率，提高干燥效率。

烘干系统20连接一个燃烧室80，燃烧室80包括空气加热部和燃烧部两个部分。燃烧部内燃烧着可燃性物质，产生的热量可对流经空气加热部的空气进行加热。空气加热部内不断地通入洁净的空气，当空气被加热到80-150 度左右后，又通过引风机以一定初速度进入干燥系统20的干燥管，与含水 50％的湿活性炭颗粒传质传热，使湿活性炭颗粒中的水分和部分带气味的气体被蒸发出来，直至活性炭颗粒中的含水量达到预定值。然后，活性炭碳粉、湿空气和少量有气味的气体进入烘干系统20的旋风分离器后，湿空气(含有气味的气体)与活性炭固体颗粒分离，含水2-5％的干炭粉由旋风分离器 21下部和除尘器下部回收，再由气力输送进入饱和料仓暂存或直接进入再生炉装置30。旋风分离器上部收集的尾气等(包含水蒸气和少量带气味的气体)，会进入到尾气净化系统60。

其中燃烧室80的空气加热部可为一个能够能传热的管子，管子部分区段贯穿燃烧室的燃烧部，管子的两端分别连通外界的空气(或空气过滤器) 和烘干系统20的干燥管入口。

再生炉装置30

烘干系统20中分离得到的含水2-5％的饱和炭粉，由螺旋送料机强制送入再生炉装置30内，在再生炉装置30内经6个加温段，温度从0-1020℃，分别经过“炭化、焙烧、活化”三个阶段。其中炭化阶段温度相对较低，主要是去除活性炭表面的可挥发成分，是使活性炭吸附的部分有机物沸腾和汽化脱附，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，形成“固体炭”。焙烧阶段温度较高，高达850-980度时，使活性炭内吸附的有机物能够完全释放出来。释放出来的有机气体，经除尘后由引风机排入燃烧室80内进行燃烧，在燃烧室80高温焚烧后，使有机气体转化成无CO₂水分等无毒气体，后排入大气。在焙烧阶段，由于温度较高，为了避免活性炭自身被氧化，其焙烧过程是在惰性气氛下进行，例如氮气或氦气等。因此，在焙烧阶段应设置惰性气体入口。活化阶段：活化阶段需通入少量蒸气，以清理活性炭的微孔，使其恢复吸附功能，活化阶段需设置水蒸气入口。

再生炉装置的三个处理阶段，既可在同一个空间内，通过调控升温装置和气体通入等来完成，也可以在不同的三个区隔(apartment)空间内完成。即，可使活性炭物料依次通过首尾连接的炭化区隔段、焙烧区隔段和活化区隔段，对应各个区隔段内设置有相应的温度控制装置和惰性气体/水蒸气入口。

实施例中，再生炉装置30可选择为现有活化炉设备，现有活化炉设备可选择类型在此不再赘述。

尾气净化系统60

烘干系统20的旋风分离器上部收集的尾气等会进入到尾气净化系统60，烘干的过程是利用洁净的热空气与湿的饱和废旧活性炭混合，因此这个过程会产生60-80度的蒸汽和及少量带气味的尾气。尾气净化系统60包括至少一个喷淋塔61，一个气液分离塔62和一个活性炭吸附塔63。

首先烘干系统20中出来的尾气首先是进入喷淋塔61中，经两级喷淋塔 61净化，大部分易溶于水的物质(如酸性气体等)与溶于水形成水溶性酸等，使尾气中气味成分被水吸收，吸收效率可达到98％，实现洗气目的。净化后的尾气，再次进入气液分离塔62中去除水雾，水雾等被导入到冷却水循环系统70，而气液分离塔62所分离出的气体，进一步被引风机送入活性炭吸附塔63中，在活性炭吸附塔63内经过三层活性炭过滤和吸附，最终净化后的气体经过烟囱达标排放。活性炭吸附塔63内的活性炭经再生后也可循环使用。

关于喷淋塔61的结构可为化工工艺中的常用结构，一般是从塔顶往下喷洒水雾，使水雾与被清洗的气体逆向流动达到高效传质和吸收水溶性带气味气体的目的。喷淋塔61的具体结构，在此不再详述。

冷却水循环系统70

在尾气净化系统60中，由两级喷淋塔61、气液分离塔62中产生的废水，会进入到冷却水循环系统70进行处理。冷却水循环系统70包括活性炭吸附池71、清水池72和冷却塔73。尾气净化系统60的喷淋塔61和气液分离塔62产生的废水首先进入活性炭吸附池71，将废水中吸收的水溶性物质被活性炭吸附，然后流入清水池72，再经水泵提至冷却塔73降温后，送入尾气净化系统60的喷淋塔61中循环使用。其中活性炭吸附池71可包括三级吸附，即采用三种不同规格的活性炭对水进行净化处理。而清水池72可设溢流口，喷淋塔61用不完的净水通过溢流口排入厂内下水管线。其中，活性炭吸附池71内的活性炭经再生后也可循环使用。

燃烧室80

燃烧室80的作用有两个；其一是将洁净空气加热得到烘干系统20所需要的热风；其二是将再生炉装置30所产生的有机气体，低分子量烃类等从活性炭微孔内脱附出来的可燃性物质进行焚烧，以实现无害化处理。燃烧室 80使用的燃料主要来源于天然气，换句话说，燃烧室80主要通过燃烧天然气来加热通入至“空气加热部”的洁净空气，产生的热空气通入到烘干系统 20中。不过，在再生炉装置30内由炭化阶段、焙烧阶段从活性炭中脱除出来的可挥发性有机物，小分子烃、高温下分解的有机物等均具有一定的可燃性，且直接排放对环境污染很大。为此，本实用新型又将再生炉装置30中从活性炭上脱出的有机气体混合物经除尘器81处理之后，与天然气一起被导入至燃烧室80内燃烧，由此不仅在这个阶段将有机废气进行焚烧的无害化处理，还可以充分利用这些有机物的燃烧值，节省能天然气用量，减少能耗成本，一举两得。燃烧室80内燃烧的燃料，可来源于天然气以及再生过程中产生的有机气体。

冷却系统40、磨粉机50：

冷却系统40引入软化水将再生炉装置30处理后的活性炭颗粒冷却降温，冷却系统40包括一个水冷却式管式送料机41，其管外充满冷却水，在输送物料的同时冷却物料，其中水冷却式管式送料机41连接一个软化水冷却塔42的出水；磨粉机50将冷却系统处理的活性炭颗粒磨碎，按照预定规格过筛，磨料机50为气流磨的一种，磨碎的物料可暂存到成品料仓，或直接输送到包装系统90。

成品料仓、包装系统90

包装系统90由供料、筛分、包装三个部分组成，首先由气力输送至成品料仓，再由成品料仓底部经螺旋送料机送到包装机上口，再通过筛分设备去除杂物，进入包装机。本实用新型系统中，其物料经过的各个环节都设有防外溢、除尘装置。

自动化控制系统

本控制系统采用DCS全程实时在线监控，大型主态画面显示，实现数据显示和记录打印，包括温度、压差、压力、流量、电流、电压、料位、氧含量等。本系统可实现自动化生产。

再如图2所示，为本实用新型较佳实施例的活性炭再生系统的平面布置图，从图面右侧开始，一个上料系统10(可设为一计量上料输送)，连接一个烘干系统20，烘干系统20的左端部为一个旋风分离器21，旋风分离器21 上部连接一个烟气输送管，将烟气输送到尾气净化系统60；旋风分离器21 下部通过管道连接到一个再生炉装置30。

再生炉装置30的左端连接有一个氮气制备装置，该氮气制备装置产生的氮气通入到再生炉装置30中，供焙烧阶段过程中保护活性炭在850-980℃以上的高温下不会被氧化。再生炉装置30连接一个水冷却式管式送料机41，其中水冷却式管式送料机41连接一个软化水冷却塔42的出水；借此，使从再生炉装置30出来的活性炭物料经水冷却式管式送料机41输送的同时，还被水冷却降温。其中软化水冷却塔42的输送的到水冷却式管式送料机41的软化冷水，在给活性炭物料降温的时候，产生一些水蒸气，这些水蒸气被通入到再生炉装置30的活化阶段，以清理活性炭的微孔，使其恢复吸附功能，活化阶段需设置水蒸气入口。

水冷却式管式送料机41将活性炭颗粒物料进一步输送到磨粉机50进行磨碎和过筛处理，磨粉机50可为一个气流磨，磨碎至预定粒度后，经气力输送到成品料仓(图中位于标号90上方的装置)，再进入包装系统90进一步包装得到可售商品活性炭。

旋风分离器21上部出来的主要成分是烘干系统20烘干过程中产生的水蒸气和少量挥发性气体，这类气体进入到尾气净化系统60的喷淋塔61。如图2所示，喷淋塔61包括两级，经喷淋塔61处理吸收一些水溶性气体之后得到一些不溶性气体和水蒸气(水雾)的混合物，进入到气液分离塔62去除水雾，再经活性炭吸附塔63经过滤和吸附，最后排空。

两级喷淋塔61产生的污水(溶解了带气味气体)进入到冷却水循环系统70的活性炭吸附池71，经多级过滤和吸附处理，然后进入清水池72蓄积，再经提升泵提升到一个冷却塔73。冷却塔73的冷水又通过管路连接喷淋塔 61。

燃烧室80内通入天然气燃烧产生高温，将进入到燃烧室80的洁净空气加热至150℃左右，通过引风机形成高速热风，通入到烘干系统20，与上料系统10输送到烘干系统20的湿润饱和活性炭颗粒混合，经传热传质，将湿润饱和活性炭烘干至含水量2％-5％。燃烧室80的另一个作用是，作为再生炉装置30的尾气(从活性炭微孔脱附出来的小分子烃类等有机可燃物)的焚烧场所；经焚烧后，一方面可将这些有机可燃物无害化，另一方面可充分利用这些有机可燃物的燃烧值，从而减少天然气用量和成本。经焚烧后，将有机可燃物燃烧生成的水、CO₂等排放至大气。

尽管已经参照某些实施例公开了本实用新型，但是在不背离本实用新型的范围和范畴的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此，应该理解本实用新型并不局限于所阐述的实施例，其保护范围应当由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案限定。