用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置

600 編輯：中冶有色技術網來源：湖北君集水處理有限公司

2023-12-26 16:19:58

權利要求書： 1.一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：包括依次連通的生物降解池（1）、疊螺脫水機（4）、烘干器（6）和模塊化再生爐（8）；還包括依次連通的廢氣換熱器（7）、脈沖袋式除塵器（9）、蓄熱焚燒爐（10）、氧化反應器（12）、堿液噴淋塔（13）、粉末活性炭吸附塔（15）及煙囪（16）；所述烘干器（6）及模塊化再生爐（8）均與所述廢氣換熱器（7）連通；所述生物降解池（1）配置有微生物投加裝置（2）；所述蓄熱焚燒爐（10）配置有還原劑投加裝置（11）。

2.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述生物降解池（1）內設有不銹鋼攪拌器（17）。

3.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述烘干器（6）為槳葉式干燥機，轉速為10-20r/min，傳熱面積25-35m2，有效容積1.0-1.9m3，功率11-15kw。

4.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述模塊化再生爐（8）由若干個耐高溫組件（18）組合構成，單個所述耐高溫組件（18）可拆卸。

5.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述蓄熱焚燒爐（10）的爐內設有陶瓷蓄熱體（19）進行蓄熱。

6.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述氧化反應器（12）的底部設有空氣管（20），所述氧化反應器（12）的外壁設有夾套冷卻水裝置（21）。

7.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述堿液噴淋塔（13）頂部設有氫氧化鈉投加裝置（22）。

8.根據權利要求1所述的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，其特征在于：所述廢氣換熱器（7）、模塊化再生爐（8）、脈沖袋式除塵器（9）、蓄熱焚燒爐（10）、氧化反應器（12）、堿液噴淋塔（13）、離心風機（14）、粉末活性炭吸附塔（15）、煙囪（16）之間均通過風管（23）相連通。

說明書：一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置技術領域[0001] 本實用新型屬于工業(yè)設備及工藝技術領域，具體涉及一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置。

背景技術[0002] 粉末活性炭因其良好的吸附性能，在工業(yè)及環(huán)保領域廣泛被使用，由于粉末活性炭吸附飽和后無法繼續(xù)使用，不當的棄置會造成二次污染，隨著環(huán)保政策的日趨嚴格，吸附

飽和的活性炭如作危廢處理，每噸的處理價格高達3000元，將極大地推高使用成本，為了實

現資源合理化利用，許多企業(yè)開展了對于飽和粉末活性炭再生相關的技術研究。

[0003] 粉末活性炭由于其粒徑小，再生時物料容易損耗，目前國內外常見的炭再生工藝包括：傳統(tǒng)爐窯熱再生、濕式氧化再生、微波再生、光催化再生、全自動高溫再生爐等等。傳

統(tǒng)爐窯熱再生時間一般超過24小時，環(huán)境污染大、勞動強度高、再生效率低、自動化程度低；

濕式氧化再生法占地小、再生時間短，但采用高溫高壓的操作環(huán)境投資較高、運行費用較

高、設備維護極為復雜、因使用催化劑還會造成二次污染；微波再生法再生時間短、效果好，

但投資昂貴、能耗較高，再生規(guī)模較小，無法滿足大規(guī)模的活性炭再生項目需求；光催化再

生法是一種綠色環(huán)保的方法，但此法再生時間較長，再生效率低，同一批炭需要多次反復再

生，難以滿足工業(yè)化生產的標準和需要。全自動高溫再生爐與上述工藝相比，具有再生時間

短、再生效率高、占地小、維護便利、自動化程度高、適用于大規(guī)模炭再生等優(yōu)勢。

[0004] 粉末活性炭再生過程中大于700℃的高溫將引起炭所吸附之有機污染物的大量裂解，產生一定濃度的有機廢氣，針對此廢氣必須配置有效的尾氣處理設施，避免廢氣對環(huán)境

造成二次污染；否則將不能發(fā)揮高溫再生爐的工藝優(yōu)勢，使其在國內外進行廣泛應用時因

裂解廢氣的原因而受到限制。

實用新型內容

[0005] 本實用新型的目的在于提供一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，自動化程度高、可較大程度回收熱能、排放尾氣達標，且能連續(xù)實現粉末活性炭高效再生和廢

氣處理。

[0006] 本實用新型實現目的所采用的方案是：一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，包括依次連通的生物降解池、疊螺脫水機、烘干器和模塊化再生爐；還包括依次連

通的廢氣換熱器、脈沖袋式除塵器、蓄熱焚燒爐、氧化反應器、堿液噴淋塔、粉末活性炭吸附

塔及煙囪；所述烘干器及模塊化再生爐均與所述廢氣換熱器連通；所述生物降解池配置有

微生物投加裝置；所述蓄熱焚燒爐配置有還原劑投加裝置。

[0007] 優(yōu)選地，所述生物降解池內設有不銹鋼攪拌器。[0008] 優(yōu)選地，所述烘干器為槳葉式干燥機，轉速為10-20r/min，傳熱面積25-35m2，有效3

容積1.0-1.9m，功率11-15kw。

[0009] 優(yōu)選地，所述模塊化再生爐由若干個耐高溫組件組合構成，所述單個耐高溫組件可拆卸。

[0010] 優(yōu)選地，所述蓄熱焚燒爐的爐內設有陶瓷蓄熱體進行蓄熱。[0011] 優(yōu)選地，所述氧化反應器的底部設有空氣管，所述氧化反應器的外壁設有夾套冷卻水裝置。

[0012] 優(yōu)選地，所述堿液噴淋塔頂部設有氫氧化鈉投加裝置。[0013] 優(yōu)選地，所述廢氣換熱器、模塊化再生爐、脈沖袋式除塵器、蓄熱焚燒爐、氧化反應器、堿液噴淋塔、離心風機、粉末活性炭吸附塔、煙囪之間均通過風管相連通。

[0014] 本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果：[0015] 本實用新型的用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置與傳統(tǒng)的粉末活性炭再生工藝相比，可連續(xù)、全自動的進行大規(guī)模粉末活性炭的再生處理，采用生物再生與高溫

再生相結合的工藝比傳統(tǒng)工藝可獲得更高的再生效率、更低的物料損耗，處理后的粉炭吸

附容量達到甚至超過新炭的吸附容量；對于高溫過程中產生的尾氣如氮氧化物、二氧化硫

等采用蓄熱氧化焚燒、空氣氧化、堿液噴淋、活性炭吸附等一系列工藝進行了多級有效的處

理，并對熱能進行了最大程度的回收，本實用新型再生效果好、占地較小、運行成本較低、自

動化程度高、模塊維護便利、尾氣氮氧化物含量低、避免了二次污染，可適用于連續(xù)大批量

工業(yè)化生產。

[0016] 本實用新型能夠高效再生、自動化程度高、可較大程度回收熱能、排放尾氣達標、且能連續(xù)實現粉末活性炭高效再生和廢氣處理；該方法再生的粉末活性炭可進行循環(huán)利

用，大大節(jié)省了使用成本。

附圖說明[0017] 圖1：本實用新型實施例1的系統(tǒng)結構圖；[0018] 圖2：本實用新型實施例2的工藝流程圖。[0019] 圖中，1、生物降解池；2、微生物投加裝置；3、炭漿輸送泵；4、疊螺脫水機；5、送料絞龍；6、烘干器；7、廢氣換熱器；8、模塊化再生爐；9、脈沖袋式除塵器；10、蓄熱焚燒爐；11、還

原劑投加裝置；12、氧化反應器；13、堿液噴淋塔；14、離心風機；15、粉末活性炭吸附塔；16、

煙囪；17、攪拌器；18、耐高溫組件；19、陶瓷蓄熱體；20、空氣管；21、夾套冷卻水裝置；22、氫

氧化鈉投加裝置；23、風管。

具體實施方式[0020] 為更好的理解本實用新型，下面的實施例是對本實用新型的進一步說明，但本實用新型的內容不僅僅局限于下面的實施例。

[0021] 實施例1[0022] 如圖1所示，本實施例提供一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的裝置，包括生物降解池1、微生物投加裝置2、炭漿輸送泵3、疊螺脫水機4、送料絞龍5、烘干器6、廢氣換

熱器7、模塊化再生爐8、脈沖袋式除塵器9、蓄熱焚燒爐10、還原劑投加裝置11、氧化反應器

12、堿液噴淋塔13、離心風機14、粉末活性炭吸附塔15、煙囪16；已使用后飽和的粉末活性炭

首先排至生物降解池1中，通過微生物投加裝置2投加一定濃度的微生物降解液，對于粉末

活性炭進行生物降解再生，使其吸附容量恢復25-30％，處理后的炭漿經炭漿輸送泵3送至

疊螺脫水機4進行機械脫水；脫水后的濕炭粉通過送料絞龍5送至烘干器6進行干燥，干燥后

的炭粉通過送料絞龍5送至模塊化再生爐8進行全自動高溫再生。經處理后的粉末活性炭恢

復其初始吸附性能，可進行循環(huán)使用。烘干器6以及模塊化再生爐8中因炭粉在高溫下所吸

附之有機物逐漸裂解產生的廢氣，首先進入廢氣換熱器7進行換熱，將廢氣溫度降至50-100

℃，再進入脈沖袋式除塵器9進行除塵，分離出廢氣中的少量炭粉，炭粉進入模塊化再生爐8

前端；除塵后的廢氣進入蓄熱焚燒爐10，高溫下進行有機廢氣的氧化分解，同時于蓄熱焚燒

爐10內利用還原劑投加裝置11向爐內噴灑液氨還原劑，以脫除廢氣中的氮氧化物，脫硝之

后的廢氣進入氧化反應器12，通入空氣將NO氧化為NO2,之后進入堿液噴淋塔13對廢氣中的

酸性氣體如NO2、SO2等進行中和吸收，處理后的廢氣通過離心風機14輸送至粉末活性炭吸附

塔15對殘留的污染物進行吸附，最終排出廢氣可達到《大氣污染物綜合排放標準》

(GB16297-1996)，通過煙囪16排至大氣。

[0023] 本實施例的生物降解池1還配置了不銹鋼攪拌器17，用于微生物與炭粉的均勻混合。

[0024] 本實施例的烘干器6為槳葉式干燥機，轉速為10-20r/min，傳熱面積25-35m2，有效容積1.0-1.9m3，功率11-15kw。

[0025] 本實施例的模塊化再生爐8由6個耐高溫組件18組合構成，單個耐高溫組件18是可以靈活拆卸的。

[0026] 本實施例的脈沖袋式除塵器9采用PTFE復合濾料，可耐150℃高溫。[0027] 本實施例的蓄熱焚燒爐10的爐內設有特制的陶瓷蓄熱體19進行蓄熱。[0028] 本實施例的氧化反應器12底部還設有空氣管20，用于NO的進一步氧化；氧化反應器12外層還設有夾套冷卻水裝置21。

[0029] 本實施例的堿液噴淋塔13頂部還設有氫氧化鈉投加裝置22。[0030] 本實施例的廢氣換熱器7、模塊化再生爐8、脈沖袋式除塵器9、蓄熱焚燒爐10、氧化反應器12、堿液噴淋塔13、離心風機14、粉末活性炭吸附塔15、煙囪16之間均由風管23相連

接。

[0031] 本實用新型對飽和粉末活性炭進行了全自動生物再生+熱再生處理，同時對高溫裂解產生的尾氣進行了無害化處理，具有再生效率高、自動化程度高、熱能回收率高、尾氣

濃度低、避免二次污染、所生產的粉炭各項性能均可達到或超過新炭標準等優(yōu)點，其技術原

理如下：

[0032] 飽和粉末活性炭首先進行生物降解，向生物降解池1內投加一定濃度的微生物菌粉，通過微生物的生化作用對粉末活性炭表面及內部已吸附的有機物進行降解，可使活性

炭部分脫附，最終粉炭吸附容量恢復25-30％左右，本處理單元非常適用于難降解的有機

物，并且可以降低后續(xù)熱再生工序的處理負荷。生物降解后的粉末活性炭進行脫水，進入到

全自動模塊化再生爐8，在高溫800℃--850℃下粉末活性炭吸附的有機物逐漸裂解，形成廢

氣排出，整個過程可采用PLC自動控制，自動實現進料、加熱、出料、尾氣收集，經再生后粉末

活性炭恢復其吸附性能，可循環(huán)使用。

[0033] 對于烘干器6、全自動模塊化再生爐8出口的高溫尾氣，先通過廢氣換熱器7進行降溫，最大程度上回收熱能，可作為烘干器6或其它加熱裝置的補充熱源，節(jié)省能耗。低溫廢氣

經除塵后首先進入內置陶瓷蓄熱體19的蓄熱焚燒爐10，在燃料作用下，溫度達到750℃左

右，廢氣進行熱氧化分解，其中所含有機物充分氧化分解，同時向爐體氧化室內噴入液氨還

原劑，進行SNCR脫硝，通過氧化還原反應將廢氣中的NO、NO2還原為無害的N2，處理后的廢氣

進入氧化反應器12，由于NO2高溫下不穩(wěn)定，此處先進行氣體降溫，然后通入空氣對上一工

序中未完全反應的NO進一步氧化，生成易溶于水的NO2,之后尾氣進入堿液噴淋塔13，塔頂

噴灑一定濃度的氫氧化鈉溶液，對尾氣中的酸性氣體如NO2、SO2等進行酸堿中和，從而吸收

去除。最終尾氣進入粉末活性炭吸附塔15，利用粉末活性炭優(yōu)良的吸附性能，對前端一系列

工序處理后仍殘余的少量有機物進行深度吸附，最終尾氣達標排放。

[0034] 實施例2[0035] 如圖2所示，本實施例提供一種用于粉末活性炭高效再生和廢氣處理的方法，包括以下步驟：

[0036] 步驟1：已使用后飽和的粉末活性炭首先排至生物降解池1中，通過微生物投加裝置2投加一定濃度的微生物降解液，對于粉末活性炭進行生物降解再生，使其吸附容量恢復

25-30％，降低后續(xù)熱再生的處理負荷；所述的生物降解池1內炭漿停留時間為24-30小時，

生物降解反應溫度為15-25℃，PH值控制為5.0-8.0，以獲得對炭漿中已吸附有機物的最佳

降解效果。

[0037] 步驟2：生物再生后的炭漿經炭漿輸送泵3送至疊螺脫水機4進行機械脫水，使其含水率降至50％-55％；脫水后的濕炭粉通過送料絞龍5送至烘干器6進行快速干燥，加熱溫度

為260℃-330℃，干燥時間為30-45min，使其含水率降至1％以下；烘干過程中因高溫使得粉

末活性炭內部吸附的一部分有機物裂解形成有機廢氣排出。

[0038] 步驟3：干燥后的炭粉通過所述的送料絞龍5送至模塊化再生爐8進行全自動高溫再生，隔絕空氣，爐內再生溫度為800-850℃，再生時間為120-180min，高溫下粉末活性炭所

吸附的有機污染物逐漸裂解，形成廢氣排出。經處理后的粉末活性炭恢復其初始吸附性能，

可進行循環(huán)使用。

[0039] 步驟4：所述的烘干器6以及所述的模塊化再生爐8中，炭粉所吸附之有機物在高溫下逐漸裂解所產生的廢氣，首先進入廢氣換熱器7進行換熱，將廢氣溫度降至50-100℃。

[0040] 步驟5：降溫后的廢氣進入脈沖袋式除塵器9進行除塵，分離出廢氣中的少量炭粉，炭粉進入所述的模塊化再生爐8前端；除塵后的廢氣進入蓄熱焚燒爐10。

[0041] 步驟6：廢氣在所述的蓄熱焚燒爐10內高溫下進行有機廢氣的氧化分解，爐內啟燃溫度700℃，處理風量范圍5000-10000Nm3/h，同時利用還原劑投加裝置11向爐內噴灑液氨

還原劑，以脫除廢氣中的氮氧化物，出口廢氣溫度為100℃左右。

[0042] 步驟7：脫硝之后的廢氣進入氧化反應器12，通過夾套冷卻水裝置21對所述氧化反應器12內的廢氣降溫，并通入空氣將NO氧化為NO2,氧化反應的溫度為30℃-50℃，反應時間

為1.0-2.0小時。隨后進入堿液噴淋塔13，通過頂部噴灑一定濃度的氫氧化鈉溶液，對廢氣

中的酸性氣體如NO2、SO2等進行中和吸收。

[0043] 步驟8：處理后的廢氣通過離心風機14輸送至粉末活性炭吸附塔15，通過內置的粉末活性炭對氣體中殘留的污染物進行吸附，最終排出廢氣可滿足《大氣污染物綜合排放標

準》(GB16297-1996)，通過煙囪16排至大氣。所述的粉末活性炭吸附塔15內填充的粉末活性

炭3個月更換1次，吸附飽和的粉末活性炭可再生后反復使用。

[0044] 盡管本說明書較多地使用了生物降解池1、微生物投加裝置2、炭漿輸送泵3、疊螺脫水機4、送料絞龍5、烘干器6、廢氣換熱器7、模塊化再生爐8、脈沖袋式除塵器9、蓄熱焚燒

爐10、還原劑投加裝置11、氧化反應器12、堿液噴淋塔13、離心風機14、粉末活性炭吸附塔

15、煙囪16、不銹鋼攪拌器17、耐高溫組件18、陶瓷蓄熱體19、空氣管20、夾套冷卻水裝置21、

氫氧化鈉投加裝置22、風管23等術語，但并不排除使用其他術語的可能性。使用這些術語僅

僅是為了更方便的描述本實用新型的本質，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實

用新型精神相違背的。

[0045] 應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，應當指出，對于本

技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進

和變動，這些改進和變動也視為本實用新型的保護范圍。