一种太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置及方法

1.本发明属于活性炭制备技术领域和废气处理技术领域，具体涉及一种太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置及方法。


背景技术：

2.挥发性有机废气的治理是环境保护的热点问题，活性炭具有很强的吸附性能，活性炭吸附法处理有机废气是一种常用方法。而活性炭在达到饱和后，可对其进行再生以实现重复利用，就电热再生方式而言，会消耗许多电能并且再生过程中有机废气脱附出来如果处理不当将会对大气造成二次污染。


技术实现要素：

3.本发明的目的是让饱和颗粒活性炭无能耗无污染的再生，净化vocs，节约能源保护环境，提高对资源的重复利用率，即一种太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置及其方法。
4.本发明一种太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置，包括电热再生装置和集料装置。所述的电热再生装置包括再生通道、漏斗、电极板、电磁线圈。漏斗设置在再生通道的顶端开口处。两个电极板间隔设置在再生通道内。所述的电磁线圈设置在再生通道内的输出端；其通电能够在再生通道内产生磁场。所述的集料装置包括外壳和水冷管。外壳的顶部设置有入料口，底部设置有出料口。外壳的内腔分隔为竖直方向依次排列的多个降温腔室；各降温腔室内均设置有水冷管。各降温腔室的底部均呈漏斗状。
5.作为优选，所述再生通道的顶端连接有排气管。再生通道内设置有温度传感器。两块电极板分别通过位于再生通道两侧的电源接头引出。
6.作为优选，所述的电磁线圈采用环形线圈，且线圈外侧包裹有绝缘隔热材料。
7.作为优选，所述的电热再生装置共有多个。多个电热再生装置沿竖直方向依次首尾相连。
8.作为优选，所述的水冷管在对应的降温腔室内呈往复弯折的蛇形。
9.作为优选，最底层的降温腔室的侧部设置有进气口。
10.作为优选，除最底层的降温腔室外，任意两个相邻的降温腔室的底部开口均位于相反侧。
11.作为优选，所述的降温腔室共有三层；最顶层降温腔室容积大于其余两层降温腔室的容积。各降温腔室的底部开口处均设置有开闭阀门。次底层的降温腔室中设置有温度传感器。
12.作为优选，所述的电磁线圈和电极板均由太阳能电池板吸收太阳能转化为电能供电。
13.该太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置的工作方法，具体步骤如下：
14.步骤一、利用阳光对被再生的饱和活性炭经行暴晒，对其表面进行杀菌同时蒸发
掉其内部的水分。
15.步骤二、向位于最顶层的电热再生装置的漏斗中输入步骤一得到饱和活性炭颗粒。电极板通电进行电热再生；活性炭颗粒释放挥发性有机物；电磁线圈通电，在再生通道中产生磁场。活性炭颗粒在重力作用下向下输送。输送过程中，活性炭颗粒之间不断接触与分离，在通电情况下，活性炭颗粒之间通过滑动电弧放电产生等离子体，等离子体分解挥发性有机物。同时，滑动电弧放电产生的等离子体在磁场作用下受到洛伦兹力作用，由直线运动变为弧形运动，运动范围受到约束，在两块电极板之间的行程延长，提高了其进行活性炭再生产生的挥发性有机物的降解效果。
16.步骤三、经过依次竖直排列的多个电热再生装置处理后的活性炭进入到集料装置中；集料装置中的各水冷管中通入换热介质，实现逐层降温。
17.步骤四、集料装置底层的气体检测装置对活性炭进行检测，若活性炭释放的污染气体浓度超过阈值，则将活性炭导入电热再生装置，直到气体检测装置活性炭释放的污染气体浓度低于阈值，再生完成。
18.本发明的有益效果为：
19.1.本发明通过电磁电圈的通电产生磁场，在磁场洛伦兹力的作用下等离子体在装置内受到约束减少向四周扩散，使得等离子体与产出的有机气体接触有所增加达到更好的降解效果，从而减小工作量。
20.2.本发明在活性炭再生过程中通过vocs的吸附法和等离子体分解法与太阳能相结合实现对vocs的净化降解，而用作吸附剂的活性炭在此过程中也能得到再生得以重新使用，做到清洁零排放无污染以及资源的重复利用。
附图说明
21.图1为本发明中电热再生装置结构示意图。
22.图2为本发明中集料装置结构示意图。
23.图3为10匝线圈下活性炭再生产生的vocs与通电电流的关系曲线图。
24.图4为20匝线圈下活性炭再生产生的vocs与通电电流的关系曲线图。
25.附图标记：1为漏斗；2为电极板；3为第一温度传感器；4为电磁线圈；5为电源接头；6为排气管；7为水冷管；8为入料口；9为开闭阀门；10为出料口；11为气体检测装置；12为第二温度传感器；13为进气口；14为通气孔。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明进行进一步说明。
27.如图1和2所示，一种太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置，包括电热再生装置和集料装置。电热再生装置包括再生通道、漏斗1、电极板2、第一温度传感器3、电磁线圈4、电源接头5和排气管6。漏斗1和排气管6均设置在再生通道的顶端开口处。漏斗有两个开口，大的开口用于进活性炭，其上有控制开闭的盖子；小的开口通过管道和集料箱第三层相连。两个电极板2间隔设置在再生通道内。第一温度传感器3的检测部伸入到再生通道内。电磁线圈4设置在再生通道内的输出端；其通电能够在再生通道内产生磁场；两块电极板2分别通过位于再生通道两侧的电源接头5引出。电磁线圈为环形电磁线圈，所产生的磁场穿
过活性炭流动的通道，电磁线圈外有绝缘耐高温材料包裹。
28.经太阳暴晒杀菌过的活性炭由漏斗1进入再生，在基本填满漏斗1后，让盖子封闭漏斗1入口，避免漏气。在再生通道中，两块电极板通过滑动电弧放电的方式产生热量和等离子体，等离子体中温度极高的高能电子与污染物发生一系列复杂的物理化学反应降解污染物；未来得及被降解的有机废气由排气管6通过管道进入集料装置的进气口11。经过依次串联的若干个电热再生装置再生后的活性炭由入料口8进入集料装置；
29.集料装置包括外壳、水冷管7、开闭阀门9、气体检测装置11和第二温度传感器12。外壳的顶部设置有入料口8，底部设置有出料口10。出料口10的侧部设置有通气孔14。通气孔的直径小于被再生的活性炭颗粒的直径。外壳的内腔通过隔板分为上下依次排列的三个降温腔室；各降温腔室内均设置有呈空间蛇形排布的水冷管7。水冷管7用于通入冷水，对经过电热再生的活性炭进行降温。最底层的降温腔室的侧部设置有进气口13。隔板倾斜设置，使得降温腔室的底部呈漏斗状。降温腔室的底部最低处设置开口；各降温腔室的底部开口处均设置有开闭阀门9。最顶层的降温腔室与次顶层的降温腔室的开口位于外壳的相反侧。外壳的出料口10位于最下方的降温腔室的最低处。第二温度传感器12的检测部设置在次底层的降温腔室中。气体检测装置11的检测部设置在最底层的降温腔室中。
30.集料装置分为三层，每一层都有u形水冷管7盘绕，降温活性炭和第三层进入的有机废气。集料装置第一层空间比第二、第三层大，用于收集大部分再生炭以及大批量降温；第二层有第二温度传感器12，与第二层水冷管顶部齐平，在温度传感器有突变式反应后关闭第一层和第二层的入口阀门9；在检测温度低于80度后打开第二层与第三层的阀门，并放出第三层的活性炭，在第二层活性炭放空后，关闭第二层与第三层的阀门，并由第一层向第二层进行补炭；第三层放出的炭进入漏斗1重新再生。在气体检测装置11不能再检测到污染气体后实验结束，由集料装置储存活性炭供以后使用。在实验开始时，集料装置第三层存在一些可以用于吸附的活性炭。
31.水冷管7的材质为由熔点高易导热的材料。再生通道、漏斗和外壳均采用耐高温材料。电磁线圈和电极板均由太阳能电池板吸收太阳能转化为电能供电。
32.该太阳能趋势零排放饱和颗粒活性炭再生装置的工作方法，具体步骤如下：
33.步骤一、利用阳光对被再生的饱和活性炭经行暴晒，对其表面进行杀菌同时蒸发掉其内部的水分。
34.步骤二、向位于最顶层的电热再生装置的漏斗1中输入步骤一得到饱和活性炭颗粒。电极板2通电进行电热再生；活性炭颗粒释放挥发性有机物(vocs)；电磁线圈通电，在再生通道中产生磁场。活性炭颗粒在重力作用下向下输送。输送过程中，活性炭颗粒之间不断接触与分离，在通电情况下，活性炭颗粒之间通过滑动电弧放电产生等离子体，等离子体中温度极高的高能电子与气体分子或原子发生非弹性碰撞，将能量转化为基态分子的内能，在非弹性碰撞过程中，挥发性有机物经过一系列的激发、离解、电离等反应，分子污染物即被分解，达到净化的目的。
35.同时，滑动电弧放电产生的等离子体在磁场作用下受到洛伦兹力作用，由直线运动变为圆弧运动，其运动范围受到约束，在两块电极板之间的行程延长，提高了其进行活性炭再生产生的挥发性有机物的降解效果。
36.步骤三、经过依次竖直排列的多个电热再生装置处理后的活性炭进入到集料装置
中；集料装置中的各水冷管中通入换热介质，实现逐层降温。
37.步骤四、集料装置底层的气体检测装置11对活性炭进行检测，若活性炭释放的污染气体浓度超过阈值，则将活性炭导入电热再生装置，直到气体检测装置11没有再检测出污染气体后，再生完成。
38.进行饱和活性炭电热再生测试如下：再生装置中，再生通道的截面积为6x10cm，通道高度为2m，电磁线圈采用为截面积25mm2铜芯线绕置得到，对电磁线圈通入不同电流，电热再生装置对活性炭的再生效果变化情况进行测试，结果如图3和4所示，具体如下：
39.在单次再生过程中，当电磁线圈匝数为10匝时，给电磁线圈分别通入0、10、20、30、40、50、60和70a的电流，电热再生中输出的挥发性有机物质量浓度变化情况如图3所示。
40.在单次再生过程中，当电磁线圈匝数为20匝时，给电磁线圈分别通入0、10、20、30、40、50、60和70a的电流，电热再生中输出的挥发性有机物质量浓度变化情况如图4所示。
41.结合图3和4可以看出，在一定区间内，通过增大磁场能够显著降低电热再生中输出的挥发性有机物质量浓度，说明电磁线圈的引入能够缓解活性炭电热再生中的污染物产生问题。