技术领域
本发明涉及活性炭制备领域，具体涉及一种利用过热蒸汽热再生活性炭的方法。
背景技术：
随着活性炭制造业的发展及其应用领域的扩大，无论从经济效益还是从环保角度考虑，进行活性炭的再生都是很必要的，这己成为活性炭生产和使用技术中的重要组成部分。活性炭使用一次后是丢弃还是再生后循环利用不仅是反映活性炭产业技术水平重要标志，也是活性炭使用企业需要面临选择问题。近年来，国内对活性炭再生的研究、开发、实施己有一定的成效，其中活性炭再生比较成型的技法有热再生法、萃取再生法、氧化再生法、生物再生法等。当然，现阶段工业上常用的多用的仍然是热再生法。
传统高温热再生法包括多层炉法、管式炉法、流化床炉法、焖烧炉法、盘式炉法、流动输送炉法等。高温热再生一般采用的介质为水蒸汽、烟道气、二氧化碳等气体。高温热再生法的优点是：再生效率高，再生时间短，对吸附质基本无选择性。
高温热再生法的不足是：热再生过程中炭的损失较大，一般在5-10％，再生炭机械强度下降，炭表面化学结构发生变化；另外，热再生所需设备较为复杂，运转费用较高，不易小型化。
为了保持并发扬高温热再生法的长处，克服高温热再生法的不足，公开号如下的中国发明专利：CN101992079A、CN102553554A等，对废粉状活性炭采用连续循环再生方法，尽管其主要干燥和活化设备及工艺有所不同，但其结果都取得较理想的成效。其利用空气和燃气燃烧产生的高温气体对活性炭进行再生，该高温气体中含有部分氧气，在高温条件下会使活性炭氧化烧失，效率不高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用过热水蒸汽将废粉活性炭料再生成具有高吸附性能活性炭的活性炭再生装置及再生方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
提供一种活性炭再生装置，该装置包括通过管道依次连接的上料系统、干燥集炭料系统、活化系统和活化料收集及炉气循环系统；
所述干燥集炭料系统包括通过管道依次连接的烘干转炉、旋风分离器、收尘器和高压风机，所述烘干转炉与上料系统管道连接；
所述活化系统包括通过管道依次连接的第二料斗、第二电振给料机和沸腾活化炉，所述第二料斗接收旋风分离器和收尘器落下的干炭粉，所述沸腾活化炉与第二电振给料机连接，所述沸腾活化炉还与高压风机管道连接；
所述活化料收集及炉气循环系统包括通过管道依次连接的过热蒸汽加热器、一二级旋风分离器、水冷却螺旋加料机和包装机，所述过热蒸汽加热器与沸腾活化炉管道连接。
本发明的另一技术方案为提供一种上述的活性炭再生装置进行活性炭再生的方法，包括如下步骤：
1)沸腾活化炉预热后，经皮带输送机将废粉活性炭料送入第一料斗中，再经第一电振给料机往烘干转炉传送，经烘干转炉干燥得干炭粉，干炭粉从烘干转炉输出端依次送进旋风分离器和收尘器；
2)活化：使步骤1)旋风分离器收集到的干炭粉落入第二料斗，再经第二电振送料器送入沸腾活化炉，控制沸腾活化炉内温度为800-850℃，经过5-10秒得废粉活性炭的活化料和炉气混合物；
3)集炭：所述步骤2)的废粉活性炭的活化料和炉气混合物经过过热蒸汽加热器，再依次进入一二级旋风分离器，所述炉气混合物通入过热蒸汽加热器并将外供的水蒸汽加热成过热蒸汽通入沸腾活化炉，其中的废粉活性炭的活化料被分离收集到集料斗中，通过集料斗下部锁料器进入带有水冷却的螺旋加料机中，出料。
本发明的有益效果在于：本发明的技术方案通过烘干转炉将湿的废粉状活性炭加热干燥，再将粉状活性炭收集并送入沸腾活化炉进行活化，通过一、二级旋风分离设备，并经过冷却降温后进行出料，从而使很湿的废粉状活性炭获得再生，得到高性能的活化料，得到碘吸附值1000mg/g以上粉状活性炭。本发明的方法是采用过热水蒸汽对活性炭进行干燥和活化，过热水蒸汽不仅能提供再生所需的热量，而且水蒸汽本身对活性炭具有活化作用且活性炭不易烧失，具有更好的活化再生效果及更高的得率。本发明技术方案活性炭再生成本低、再生质量好、所配置的活性炭干燥与过热蒸汽沸腾活化设备系统一体化设计合理，运行简单，环境友好，能源循环利用，节约生产成本，实现了大规模可自动化活性炭再生产。
附图说明
图1为本发明实施例中的活性炭再生装置的结构示意图；
标号说明：1、皮带输送机；2、第一料斗；3、第一电振给料机；4、烘干转炉；5、旋风分离器；6、收尘器；7、高压风机；8、第二料斗；9、第二电振给料机；10、沸腾活化炉；11、过热蒸汽加热器；12、包装机；13、水冷却螺旋加料机；14、一二级旋风分离器；15、气温调节器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：活性炭干燥与过热蒸汽沸腾活化设备系统一体化设计，加入高压风机使炉气循环利用，能源循环利用，节约生产成本。
请参阅图1，本发明提供一种活性炭再生装置，该装置包括通过管道依次连接的上料系统、干燥集炭料系统、活化系统和活化料收集及炉气循环系统；
所述干燥集炭料系统包括通过管道依次连接的烘干转炉4、旋风分离器5、收尘器6和高压风机7，所述烘干转炉4与上料系统管道连接；该系统负责湿粉炭干燥并输送干燥炉气及炭粉。
所述活化系统包括通过管道依次连接的第二料斗8、第二电振给料机9和沸腾活化炉10，所述第二料斗8接收旋风分离器5和收尘器6落下的干炭粉，所述沸腾活化炉10与第二电振给料机9连接，所述沸腾活化炉10还与高压风机7管道连接；
所述的沸腾活化炉10内由耐火砖砌成，中部设有2个天然气燃烧喷口，相向直线布置，并与炉体圆周线成一定的夹角；炉内中下部开有电振送料机进口；沸腾活化炉10底由耐热不锈钢板制作倒锥体，锥体底部设置若干个过热蒸气和干燥转炉气喷口，以便将活化炉内的粉状活性炭呈悬浮分散且旋转上升状态，瞬时间起活化反应。形成活化料及混合炉气通过活化炉出气管道，在活化炉出气管道中安装有过热蒸汽加热器11。
所述活化料收集及炉气循环系统包括通过管道依次连接的过热蒸汽加热器11、一二级旋风分离器14、水冷却螺旋加料机13和包装机12，所述过热蒸汽加热器11与沸腾活化炉10管道连接。
进一步的，上述活性炭再生装置中，所述上料系统包括皮带输送机1、第一料斗2和第一电振给料机3，所述第一电振给料机3与烘干转炉4管道连接。该系统负责实现连续、定量地将湿炭料送至干燥转炉内。
进一步的，上述活性炭再生装置中，所述一二级旋风分离器包括一级旋风分离器、二级旋风分离器和集料斗，所述一级旋风分离器由两个旋风分离器组成，所述二级旋风分离器由两个旋风分离器组成，所述一级旋风分离器和二级旋风分离器分别设置在集料斗上，所述集料斗下部呈倒三角形状，底部设有锁料器，所述锁料器与水冷却螺旋加料机13连接。
进一步的，上述活性炭再生装置中，所述活化料收集及炉气循环系统还包括与一二级旋风分离器14连接的温度调节器，所述温度调节器与烘干转炉4连接。
本发明的另一技术方案为提供一种上述的活性炭再生装置进行活性炭再生的方法，包括如下步骤：
1)沸腾活化炉10预热后，开始启动上料系统，经皮带输送机1将废粉活性炭料送入第一料斗2中，再经第一电振给料机3往烘干转炉4传送，经烘干转炉4干燥得干炭粉，干炭粉从烘干转炉4输出端依次送进旋风分离器5和收尘器6；
2)活化：使步骤1)旋风分离器5收集到的干炭粉落入第二料斗8，再经第二电振送料器送入沸腾活化炉10，控制沸腾活化炉10内温度为800-850℃，经过5-10秒得废粉活性炭的活化料和炉气混合物；
3)集炭：所述步骤2)的废粉活性炭的活化料和炉气混合物经过过热蒸汽加热器11，再依次进入一二级旋风分离器14，所述炉气混合物通入过热蒸汽加热器11并将外供的水蒸汽加热成过热蒸汽通入沸腾活化炉10，其中的废粉活性炭的活化料被分离收集到集料斗中，通过集料斗下部锁料器进入带有水冷却的螺旋加料机中，出料。
进一步的，上述的活性炭再生的方法中，所述步骤1)中的沸腾活化炉10预热具体为：使用天然气通过二个喷嘴对沸腾活化炉10燃烧预热，使沸腾活化炉10炉内温度升至800—1000℃。
进一步的，上述的活性炭再生的方法中，所述步骤2)中烘干转炉4干燥干炭粉产生的转炉气使用高压风机7据需要排空或返回沸腾活化炉10使用。
进一步的，上述的活性炭再生的方法中，所述步骤4)中的炉气混合物经过过热蒸汽加热器11，再依次进入一二级旋风分离器后向烘干转炉4喷气加热。
实施例1
本发明的活性炭再生装置包括上料系统、干燥和集炭料系统、活化系统以及活化料收集和炉气循环系统。具体是由皮带输送机1上送湿的废粉炭料至第一料斗2中，再经第一电振给料机3送料至烘干转炉4内。干燥物出炉后进入旋风分离器5和收尘器6，干炭粉落入第二料斗8，用第二电振给料机9送入沸腾活化炉10；经收尘器后的转炉气使用高压风机7，据需要或排空，或返回沸腾活化炉10使用。干炭粉在高温的沸腾活化炉10中与从炉底喷上来的过热蒸汽和部分转炉气被活化；所形成活化粉料和炉气通过管道中过热蒸汽加热器11。之后较高温的活化粉料再进入一二级旋风分离器14；第二级的旋风分离器出去的炉气经气温调节器15再加热后送住烘干转炉4；所收集的活化炭料经水冷却螺旋加料机13或送到包装设备12，或送后处理工序。
一二级旋风分离器14由一级和二级各2个旋风分离器组成，4个分离器共同站立在集料斗上，集料斗下部呈倒三角形状，底部设有锁炭器，并与水冷却螺旋加料机13连接。
本发明所采用的废粉状活性炭一体化再生方法包括如下步骤：
1、预热：使用天然气通过二个喷嘴对沸腾活化炉10燃烧预热，同时打开高压风机7，启动烘干转炉4仍至整个炉气循环系统各个设备(冷却螺旋加料器、包装机暂时除外)。
2、上料：沸腾活化炉10炉内预热温度升至800—1000℃时，开始启动上料系统，由皮带输送机1将很湿的废粉炭料(合水分质量分数45％-55％左右)送入第一料斗2中，再用第一电振给料机3往烘干转炉4内定量、连续送进湿粉炭料；由于高压风机7的抽力，干炭粉从烘干转炉4的输出端将依次送进旋风分离器5和收尘器6，所收集到的干炭粉落入第二料斗8，再经第二电振送料器9送入沸腾活化炉10。经收尘器后的转炉气使用高压风机7，据需要或排空、或返回沸腾活化炉10使用。
3、活化：落入沸腾活化炉10的炭粉与炉下部上吹的过热蒸汽及部分循环炉气混合、翻转呈沸腾状况，此时炉内温度应控制在800-850℃，炉温波动低于下限时，则由天然气喷烧来调控；控制炉底部喷气量，以喷过热蒸汽为主，调控炭粉在炉内逗留时间，一般达3-10秒，然后形成活化料、炉气混合物冲出炉体，进入炉气道，并经过过热蒸汽加热器11，将外供的水蒸汽加热成过热蒸汽(供活化炉用)。
4、集炭：活化料与炉气混合物经过过热蒸汽加热器11后，再依次进入一二级旋风分离器14，活化料被分离收集到料斗中，通过料斗下部锁料器进入带有水冷却的螺旋加料机13出料(去后处理)或进入包装机12，此时活化料温度在40-100℃。炉气从第二级旋风分离器上部管道经过管道中的气温调节器15时，当炉温低于250℃时，即启动天然气第二次加热，加热强度以炉温250-400℃为限，之后具有较高温度的炉气迫于风机抽力向烘干转炉4内喷气加热，形成热能的循环使用。
综上所述，本发明将废粉活性炭料经上料系统进入烘干转炉，再经集炭器、收尘器和料斗以及加料器，将烘干后粉送入沸腾活化炉。经收尘器后的转炉气用高压风机据需要或排空或回用。废粉炭在高温的沸腾活化炉中被活化。所形成活化粉料和炉气通过管道中过热蒸汽加热器，对蒸汽再加热(回用)；之后较高温的活化粉料和炉气再进入旋风分离器；旋风分离器出去的炉气经气温调节器再加热后送往烘干转炉，所收集的活化炭料经冷却送料器或送包装、或送后处理工序。本发明技术方案活性炭再生成本低、再生质量好、所配置的活性炭干燥与过热蒸汽沸腾活化设备系统一体化设计合理，运行简单，环境友好，能源循环利用，节约生产成本，实现了大规模可自动化活性炭再生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。