[發明專利]制備活性炭的系統及方法

在審

• 申請號: 201611105663.5
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106629710A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 房凱;巴玉鑫;吳小飛;王惠惠;牛明杰;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京神霧環境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324;C01B32/336;C01B32/39
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術領域

本發明涉及能源化工領域，具體而言，本發明涉及制備活性炭的系統及方法。

背景技術

污泥中含有大量的致病菌、寄生蟲卵、病毒、重金屬等有害物質，同時污泥中的有機質成分可通過多種技術進行利用。目前，國內外污泥利用技術種類繁多、技術復雜多樣，其中主要的方法有：地表處理與填埋、污泥焚燒、污泥農用、污泥建材化利用以及污泥熱裂解技術等。其中，地表處理與填埋技術相對簡單，成本較低，但是需要占用大量的土地資源、污染地下水，同時不斷發酵產生大量的甲烷，造成嚴重的溫室效應；污泥焚燒是在有氧氛圍下與污泥中的有機物充分反應，生成穩定的無機物，同時實現污泥的減量化和資源化利用。但是污泥焚燒成本高、能耗大，焚燒過程中存在二次污染，并產生二噁英等高致癌性氣體；污泥農用是我國目前應用最廣泛的污泥處置方式，其有機物中含有大量的植物生長必須的營養物質，可以改良土壤，增加土壤肥力，但是污泥中的重金屬、病原體以及有機污染物等很難分解去除，農用時在土壤中積累，造成生態毒性問題；污泥建材化利用是重要的發展方向之一，但是目前面臨著市場承載能力不足，限制其大規模發展。

然而，目前污泥處理的系統及方法仍有待改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出制備活性炭的方法和系統。該方法可以將污泥熱解得到的污泥熱解炭深加工為高附加值的活性炭，并且無需外加能源，低碳環保，適合大規模推廣。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種制備活性炭的系統。根據本發明的實施例，所述系統包括：烘干單元，所述烘干單元適于將污泥進行烘干；熱解單元，所述熱解單元設置有污泥進料口和污泥熱解炭出料口，所述污泥進料口與所述烘干單元相連，所述熱解單元適于將所述烘干后的污泥進行熱解，以便得到熱解氣和污泥熱解炭；氣液分離單元，所述氣液分離單元與所述熱解單元相連，適于將所述熱解氣進行氣液分離，以便得到燃氣和焦油；產蒸汽單元，所述產蒸汽單元與所述氣液分離單元相連，適于將部分所述燃氣供給至所述產蒸汽單元內，得到高溫蒸汽；以及活化單元，所述活化單元分別與所述污泥熱解炭出料口和產蒸汽單元相連，適于將所述污泥熱解炭和部分所述高溫蒸汽供給至所述活化單元，使得所述污泥熱解炭進行活化處理，以便得到活性炭。

由此，根據本發明實施例的制備活性炭的系統通過將經烘干的污泥供給至熱解單元進行熱解處理，得到熱解氣和污泥熱解炭，熱解氣經氣液分離后，得到燃氣和焦油，其中焦油可以作為產蒸汽單元的燃料，使產蒸汽單元燃燒產生高溫蒸汽，無需為產蒸汽單元外加能源，進而將高溫蒸汽和污泥熱解炭供給至活化單元進行活化處理，得到活性炭和高溫煙氣。該系統實現了污泥的充分利用，將污泥熱解炭深加工為高附加值的活性炭，且能耗較低，對環境友好，適合大規模推廣。

另外，根據本發明上述實施例的制備活性炭的系統還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的實施例，所述熱解單元為旋轉床，沿物料流動方向，所述熱解單元依次包括：進料區，所述進料區設置有所述污泥進料口，污泥進料口通過污泥進料螺旋與所述烘干單元相連；預熱區，所述預熱區設置有水蒸氣排氣口，所述水蒸氣排氣口與所述烘干單元相連，所述水蒸氣排氣口適于將烘干后的污泥進行預熱所得到的水蒸氣供給至所述烘干單元內；過渡區；產氣區，所述產氣區設置有熱解氣排氣口，所述熱解氣排氣口與所述氣液分離單元相連，適于將產生的熱解氣供給至氣液分離單元內；以及出料區，所述出料區設置有所述污泥熱解炭出料口，其中，所述預熱區、過渡區和產氣區內設置有蓄熱式輻射管。由此，可以進一步提高所述熱解處理的效率。

根據本發明的優選實施例，所述過渡區內設置蓄熱式輻射管的數量大于所述預熱區內設置蓄熱式輻射管的數量且小于所述產氣區內設置蓄熱式輻射管的數量。由此，可以進一步提高所述熱解處理的效率。

根據本發明的實施例，所述活化單元為回轉式活化爐，所述回轉式活化爐包括：加熱區，所述加熱區的進料端與所述污泥熱解炭出料口通過污泥熱解炭出料螺旋相連，適于對所述污泥熱解炭進行加熱；活化區，所述活化區與所述加熱區相連，適于對經過所述加熱后的污泥熱解炭進行活化處理，以便得到活性炭；以及降溫區，所述降溫區與所述活化區相連，適于將所述活性炭進行降溫，其中，所述催化燃燒器包括：燃料預混區，所述燃料預混區設置有空氣入口和燃氣入口，適于將供給至的空氣和燃氣進行混合，得到混合氣；以及覆有催化劑的載體。根據本發明的優選實施例，所述混合氣的過剩空氣系數為2。由此，可以進一步提高所述活化處理的效率。