一种可持续循环利用活性炭再生系统及活性炭再生设备
阅读说明：本技术 一种可持续循环利用活性炭再生系统及活性炭再生设备 (Sustainable cyclic utilization active carbon regeneration system and active carbon regeneration equipment ) 是由 赵军任 其他发明人请求不公开姓名 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可持续循环利用活性炭再生系统,包括过热蒸汽提供装置、用于对已吸附后活性炭进行再生的活性炭再生设备、用于处理活性炭再生时产生的废气的尾气处理系统。本发明还提供一种活性炭再生设备,包括再生设备主体结构以及支撑结构；再生设备主体结构内部设置有蒸汽主管道和蒸汽副管道,蒸汽主管道横向水平设置,一端开口作为蒸汽进气口,蒸汽副管道通过连接口纵向连接于蒸汽主管道,蒸汽副管道上间隔设置有若干蒸汽喷射口,蒸汽通过蒸汽进气口进入,沿蒸汽主管道、蒸汽副管道输送后通过蒸汽喷射口喷射于所述再生设备主体结构内部。本发明的可持续循环利用活性炭再生系统及活性炭再生设备,可对活性炭进行可持续再生使用。(The invention discloses a sustainable recycling activated carbon regeneration system which comprises a superheated steam supply device, activated carbon regeneration equipment for regenerating adsorbed activated carbon and a tail gas treatment system for treating waste gas generated during activated carbon regeneration. The invention also provides activated carbon regeneration equipment, which comprises a main body structure of the regeneration equipment and a supporting structure; the inside steam trunk line and the steam auxiliary pipeline that is provided with of regeneration facility major structure, the horizontal level of steam trunk line sets up, and the one end opening is as the steam air inlet, and the steam auxiliary pipeline passes through connector longitudinal connection in steam trunk line, and the interval is provided with a plurality of steam jet on the steam auxiliary pipeline, and steam passes through the steam air inlet and gets into, carry the back along steam trunk line, steam auxiliary pipeline spray through the steam jet in inside the regeneration facility major structure. The active carbon regeneration system and the active carbon regeneration equipment which can be continuously recycled can be used for continuously regenerating the active carbon.)
技术领域
本发明属于活性炭废气处理技术领域，特别涉及可持续循环利用活性炭再生系统及活性炭再生设备。
背景技术
目前利用活性炭废气处理系统，绝大多数方案是吸附废气(挥发性有机物)，当活性炭吸附饱和时，需要更换活性炭。还有少部分系统，对饱和活性炭进行再生，活性炭再生时，从吸附装置人工取出活性炭之后，把活性炭输送至多段炉或回转炉等再生装置；再生完毕后，再输送到活性炭吸附设备，并人工投放活性炭，从而做到活性炭再生利用。
目前的系统存在如下的缺陷：1)对活性炭只用吸附，不做再生时，需定期更换活性炭，运营费用高；2)每次处理已饱和活性炭时，可能发生二次污染的可能性增加；3)更换不再生活性炭时，活性炭的使用量多，生产活性炭时，同样有废气产生，造成污染；4)活性炭再生时，需要人工取碳并加碳，会导致人工费增加，并且人工取碳时，会有些人尾气泄露；5)多段炉，回转炉等再生装置，对活性炭再生时对空气加热，空气的比热相对较低，效率低，耗能消耗大，而且空气加热时，空气中的氧气存在，使活性炭成为一个火烧的状态，易对活性炭有结构变形；6)安装多段炉或回转炉，只适用于大规模活性炭系统，不适用于中小规模活性炭系统；7)多段炉或回转炉，安装设施较庞大，投资费用高，经济性降低。
发明内容
为解决上述问题中的至少一个，本发明提供可持续循环利用活性炭再生系统及活性炭再生设备，可对活性炭进行可持续再生使用。
本发明的技术方案如下：
一种可持续循环利用活性炭再生系统，包括过热蒸汽提供装置、活性炭再生设备、尾气处理系统；
所述过热蒸汽提供装置用于提供低压超高温过热蒸汽；
所述活性炭再生设备用于对已吸附后活性炭进行再生，所述活性炭再生设备上部设置有废炭进口，侧面设置有过热蒸汽进气口，所述活性炭再生设备下部设置有再生出炭口、再生尾气排放口；
所述尾气处理系统用于处理活性炭再生时产生的废气，所述尾气处理系统由热交换冷凝器、废水收集槽、尾气处理设备构成；所述热交换冷凝器上分别设有尾气进口、废水出口、冷却水进口、冷却水出口；所述废水收集槽用于收集冷凝后的废水，所述废水收集槽由耐腐蚀性材质构成，所述废水收集槽上端分别设有冷却废水进口及排气口、液位计；
尾气从所述活性炭再生设备的所述再生尾气排放口排出后经过所述热交换冷凝器冷凝，冷凝后的废水通过管道流进所述废水收集槽中；从所述废水收集槽挥发出的废气通过管道进入所述尾气处理设备，在所述尾气处理设备处理废气后排放到大气；
所述尾气处理设备用于处理所述废水收集槽中挥发的废气成分，所述尾气处理设备上由进气口、排气口、进水口、出水口、药剂进口，所述尾气处理系统内部由填料层填充，设有一套循环泵系统，循环水循环至填料层进行喷淋，通过循环水管道设备内设有喷嘴，循环水通过喷嘴对填料层进行均匀喷淋，填料层上部设有除雾器装置，所述尾气处理设备侧面分别设有人孔及检查口，透视窗；
所述过热蒸汽发生器的过热蒸汽出气口通过管道连接至所述活性炭再生设备的所述过热蒸汽进气口连接，所述活性炭再生设备的所述再生尾气排放口与所述尾气处理系统的所述热交换冷凝器连接；所述热交换冷凝器通过管道与所述废水收集槽连接，所述废水收集槽通过管道与所述尾气处理设备的进气口连接；
蒸汽通过所述过热蒸汽发生器生产低压超高温过热蒸汽，低压超高温过热蒸汽通过管道进入所述活性炭再生设备，对再生设备内的废炭进行再生，再生后尾气通过所述再生尾气排放口进入所述尾气处理系统进行处理。
优选的，所述过热蒸汽提供装置采用低压超高温蒸汽发生器生产出一个所需温度和压力范围内的低压超高温过热蒸汽；
或者所述过热蒸汽提供装置包括蒸汽提供装置和过热蒸汽发生器，所述蒸汽提供装置用于提供蒸汽，所述蒸汽提供装置的蒸汽利用工业蒸汽或者锅炉设备生产蒸汽；所述过热蒸汽发生器用于生产低压超高温过热蒸汽，所述过热蒸汽发生器分别设有蒸汽进气口、过热蒸汽出气口以及温度传感器；所述蒸汽提供装置通过管道与所述过热蒸汽发生器的所述蒸汽进气口连接。
本发明还提供一种活性炭再生设备，所述活性炭再生设备包括再生设备主体结构以及支撑结构；
所述支撑结构与所述再生设备主体结构连接并提供支撑，
所述再生设备主体结构内部设置有蒸汽主管道和蒸汽副管道，所述蒸汽主管道横向水平设置，一端开口作为蒸汽进气口，所述蒸汽主管道上的上表面和/或下表面间隔设置有若干连接口；所述蒸汽副管道通过所述连接口纵向连接于所述蒸汽主管道，所述蒸汽副管道上间隔设置有若干蒸汽喷射口，蒸汽通过所述蒸汽进气口进入，沿所述蒸汽主管道进入所述蒸汽副管道，并通过所述蒸汽喷射口喷射于所述再生设备主体结构内部。
优选的，所述再生设备主体结构截面呈方形，两条所述蒸汽主管道沿方形相对的直边横向设置，所述蒸汽副管道通均布在所述蒸汽主管道。
优选的，位于所述蒸汽主管道上/下方的所述蒸汽喷射口方向与所述蒸汽副管道垂直方向略倾斜向下设置，
优选的，所述再生设备主体结构内部设置有加强筋和管道支撑，所述加强筋用于加强所述蒸汽主管道的连接固定，所述管道支撑用于对所述蒸汽副管道提供支撑。
优选的，所述蒸汽喷射口包括带螺丝的喷嘴管，带螺母的喷嘴口，十字加强筋垫片以及喷嘴网。
优选的，所述再生设备主体结构上部为方形筒体，所述再生设备主体结构下部为方形椎体，所述再生设备主体结构下部的侧面分别设置有再生尾气排放口，所述再生尾气排放口设有多孔挡板，所述多孔挡板上装有若干个滤帽，所述再生尾气排放口通过管道连接至尾气处理系统。
优选的，所述再生设备主体结构上端面设置有废炭进口，与闸阀或球阀连接，所述废炭进口的阀门上端设有一个圆锥形漏斗结构的装炭槽，所述再生设备主体结构下端面设置有再生出炭口，所述再生出炭口也设置一个闸阀或球阀连接，所述再生设备主体结构侧面还设置有人孔，所述再生设备主体结构下部设置有温度控制系统，所述再生设备主体结构顶部分别设有温度计和压力计，用来检测设备内部温度和压力，所述再生设备主体结构外部设有保温层。
优选的，所述活性炭再生设备用于所述的可持续循环利用活性炭再生系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本专利的可持续循环利用活性炭再生系统，可对活性炭进行可持续再生使用，大量节省企业的环保运营成本；
第二，本专利的可持续循环利用活性炭再生系统，可实现活性炭的输送、再生、再输送等整个流程可用自动化运行并管理，可降低人工费用，方便管理；
第三，本专利的可持续循环利用活性炭再生系统的整个活性炭的再生过程在无氧条件下进行，不会对活性炭氧化或燃烧；
第四，本专利的可持续循环利用活性炭再生系统的采用蒸汽加热器，产生低压超高温过热蒸汽，蒸汽含有的热量高，可以集中传递热量，并且可控制在密闭式操作运行，热量损失小，可保证良好的热传导效率，节省再生所需能源的同时，能达到很好的再生效率；
第五，本专利的活性炭再生设备通过蒸汽主管道运输，并通过纵向的若干蒸汽副管道的设置对蒸汽进行分流，并且采用若干蒸汽喷射口，使得蒸汽能够较广的分布于再生设备内，提高再生效果；
第六，本专利的活性炭再生设备可适用于所有规模的活性炭废气处理设备，可根据设备规模及需求，可设计相应规模的再生设备，包括大中小任意规模。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明的实施例1的可持续循环利用活性炭再生系统的流程示意图；
图2为本发明的的实施例2的活性炭再生设备的正面图；
图3为本发明的的实施例2的活性炭再生设备的左侧面图；
图4为本发明的的实施例2的活性炭再生设备的右侧面图；
图5a为本发明的的实施例2的活性炭再生设备的仰视图；
图5b为本发明的的实施例2的活性炭再生设备的俯视图；
图6为本发明的的实施例2的再生尾气排放口连接示意图；
图7为图6中多孔挡板结构示意图；
图8为本发明的的实施例2的蒸汽副管道上蒸汽喷射口的拆分示意图；
图9为图8中十字加强筋垫片结构示意图；
图10为图8中喷嘴网结构示意图。
图中标记：1-活性炭再生设备；101-废炭进口；102-再生出炭口；103-蒸汽进气口；104-再生尾气排放口；105-多孔挡板；106-滤帽；110-支撑结构；111-蒸汽主管道；112-蒸汽副管道；113-蒸汽喷射口；114-加强筋；115-管道支撑；116-喷嘴管；117-喷嘴口；118-十字加强筋垫片；119-喷嘴网；121-第一阀门；122-装炭槽；123-第二阀门；124-人孔；125-底部测温点；126-顶部法兰；127-装炭口；128-温度计；129-压力计；2-过热蒸汽提供装置；201-蒸汽提供装置；202-过热蒸汽发生器；3-热交换冷凝器；4-废水收集槽；5-尾气处理设备。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
参见图1、结合图3，一种可持续循环利用活性炭再生系统，包括过热蒸汽提供装置2、活性炭再生设备1、尾气处理系统；
所述过热蒸汽提供装置2用于提供低压超高温过热蒸汽；
所述活性炭再生设备1用于对已吸附后活性炭进行再生，所述活性炭再生设备1上部设置有废炭进口101，侧面设置有过热蒸汽进气口103，所述活性炭再生设备下部设置有再生出炭口102、再生尾气排放口104；
所述尾气处理系统用于处理活性炭再生时产生的废气，所述尾气处理系统包括热交换冷凝器3、废水收集槽4、尾气处理设备5；所述热交换冷凝器3上分别设有尾气进口、废水出口、冷却水进口、冷却水出口；所述废水收集槽4用于收集冷凝后的废水，所述废水收集槽4由耐腐蚀性材质构成，所述废水收集槽4上端分别设有冷却废水进口及排气口、液位计；
尾气从所述活性炭再生设备1的所述再生尾气排放口104排出后经过所述热交换冷凝器冷凝3，冷凝后的废水通过管道流进所述废水收集槽4中；从所述废水收集槽4挥发出的废气通过管道进入所述尾气处理设备5，在所述尾气处理设备5处理废气后排放到大气；
所述尾气处理设备5用于处理所述废水收集槽4中挥发的废气成分，所述尾气处理设备5上设置有进气口、排气口、进水口、出水口、药剂进口，所述尾气处理设备5内部由填料层填充，设有一套循环泵系统，循环水循环至填料层进行喷淋，通过循环水管道设备内设有喷嘴，循环水通过喷嘴对填料层进行均匀喷淋，填料层上部设有除雾器装置，所述尾气处理设备侧面分别设有人孔及检查口，透视窗；
所述过热蒸汽提供装置2的过热蒸汽出气口通过管道连接至所述活性炭再生设备1的所述过热蒸汽进气口103，所述活性炭再生设备1的所述再生尾气排放口104与所述尾气处理系统的所述热交换冷凝器3连接；所述热交换冷凝器3通过管道与所述废水收集槽4连接，所述废水收集槽4通过管道与所述尾气处理设备5的进气口连接；
所述过热蒸汽提供装置2提供低压超高温过热蒸汽，低压超高温过热蒸汽通过管道进入所述活性炭再生设备1，对再生设备内的废炭进行再生，再生后尾气通过所述再生尾气排放口104进入所述尾气处理系统进行处理；
优选的，所述过热蒸汽提供装置2采用低压超高温蒸汽发生器生产出一个所需温度和压力范围内的低压超高温过热蒸汽；
或者所述过热蒸汽提供装置2包括蒸汽提供装置201和过热蒸汽发生器202，所述蒸汽提供装置201用于提供蒸汽，所述蒸汽提供装置201的蒸汽利用工业蒸汽或者锅炉设备生产蒸汽，如图1中，蒸汽提供装置201为蒸汽锅炉；所述过热蒸汽发生器202用于生产低压超高温过热蒸汽，所述过热蒸汽发生器202分别设有蒸汽进气口、所述过热蒸汽出气口以及温度传感器；所述蒸汽提供装置通过管道与所述过热蒸汽发生器的所述蒸汽进气口连接。
还可以设置降温装置，在活性炭再生后，从活性炭再生设备输入至活性炭吸附设备前，提供降温装置对活性炭进行降温。具体的，降温装置为开设在活性炭再生设备上的低温气体入口，通过低温气体入口向活性炭再生设备内引入低温气体，低温气体可选择惰性低温气体，通常选用低温氮气；或者在活性炭再生设备内部或者外部设置冷凝管，如利用冷凝水管道缠绕在再生设备外部进行加速降温操作。
当然，也可待活性炭进行自然降温。
当活性炭温度足够下降时，对其进行再次输送至活性炭吸附设备中。高温的活性炭在空气中，可能发生火灾的风险，需要降温将至至少100度以下，即为活性炭温度足够下降。
活性炭再生设备设计容量为，活性炭吸附设备一组活性炭的装炭量。
本实施例的可持续循环利用活性炭再生系统，可以通过输送管道与现有的活性炭吸附设备连接，将活性炭吸附设备内的已吸附后活性炭输送至活性炭再生设备进行再生，再生后的活性炭经输送管道输送返回至活性炭吸附设备，实现可持续性活性炭的吸附、输送、再生、再输送等整个流程可用自动化运行并管理。
实施例2
参见图2-图5b，本发明还提供一种活性炭再生设备1，所述活性炭再生设备1包括再生设备主体结构以及支撑结构110；
所述支撑结构110与所述再生设备主体结构连接并提供支撑，
所述再生设备主体结构内部设置有蒸汽主管道111和蒸汽副管道112，所述蒸汽主管道111横向设置，所述蒸汽主管道111一端开口作为蒸汽进气口103，所述蒸汽主管道111上的上表面和/或下表面间隔设置有若干连接口；所述蒸汽副管道112通过所述连接口纵向连接于所述蒸汽主管道111，所述蒸汽副管道112上间隔设置有若干蒸汽喷射口113，蒸汽通过所述蒸汽进气口103进入，沿所述蒸汽主管道111进入所述蒸汽副管道112，并通过所述蒸汽喷射口113喷射于所述再生设备主体结构内部。
本实施例的活性炭再生设备通过蒸汽主管道111运输，并通过纵向的若干蒸汽副管道112的设置对蒸汽进行分流，纵横交错的蒸汽管道，并且在蒸汽副管道112的上设置若干蒸汽喷射口113，使得蒸汽能够较广的分布于再生设备内，提高再生效果。
再生时，带有高焓值(热量)的高温过热蒸汽扩散至整个再生设备内部各个空隙，蒸汽进入活性炭各个孔隙内部，使活性炭内部有机物吸收脱附所需的热量，而从活性炭里脱附出来。有机物脱附的同时，高温使有机物成气化，以气体的形式，往底部出气口排出。在利用低压超高温过热蒸汽将有机物脱附的过程中，有一些高分子有机物成分，吸收热量被裂解，裂解成低分子有机物和无机低分子。
而且低压超高温过热蒸汽，可使部分活性炭进行活化，恢复性能可恢复至90％～100％以上。
优选的，参见图5a、图5b，所述再生设备主体结构截面呈方形，两条所述蒸汽主管道111沿方形相对的直边横向设置，所述蒸汽副管道112均布在所述蒸汽主管道，蒸汽喷射口113成对均布在蒸汽副管道112上，成对止，在蒸汽副管道112的同一高度位置处，布置有一对蒸汽喷射口113，使得蒸汽喷射口均布在再生设备主体结构内侧面。进一步的，蒸汽主管道可设置于方形的两条长边上。将再生设备主体设置为方形结构，方便装炭卸炭，且再生时，结合蒸汽管道的设置，可以均匀喷射过热蒸汽。
再生时，低压超高温过热蒸汽通过蒸汽喷射口113，从活性炭再生设备两侧开始均匀喷射。从两侧面开始均匀喷射的蒸汽，逐渐往设备中部均匀扩散，扩散效果更好，均匀往中部扩散的蒸汽再往底部均匀扩散，最终达到整个活性炭再生设备内部活性炭均匀吸收热量的目的。
参见图2-图5b，活性炭脱附再生设备内部两侧长边缘靠近中部处均设置有一条水平蒸汽主管道111，蒸汽主管道111优选中偏上位置处，以及多个竖直的蒸汽副管道112，蒸汽副管道112与蒸汽主管道111形成格子型网状结构的蒸汽管道，使得蒸汽可以扩散至整个再生设备内部。
优选的，位于所述蒸汽主管道111上/下方的所述蒸汽喷射口113方向与所述蒸汽副管道垂直方向略倾斜向下设置。
优选的，所述再生设备主体结构内部设置有加强筋114和管道支撑115，所述加强筋114用于加强所述蒸汽主管道111的连接固定，所述管道支撑115用于对所述蒸汽副管道112提供支撑，管道支撑115包括但不限于U型卡，用U型卡固定住喷射管道，实现固定的同时，也容易拆卸。
优选的，所述低压超高温过热蒸汽进气口内部与所属喷射管道中所述水平主管道之间设有法兰组装连接，方便维护管理。
优选的所述喷射管道中所述水平主管道与所述竖直支管道间设有法兰组装连接，方便维护管理。
优选的，参见图8-图10，所述蒸汽喷射口113包括带螺丝的喷嘴管116，带螺母的喷嘴口117，十字加强筋垫片118以及喷嘴网119。如此设置，可防止活性炭或粉炭流入喷射管内部，并且防止所述喷射网因蒸汽的压力向外脱落。
优选的，参见图2、图4、图6、图7，所述再生设备主体结构上部为方形筒体，所述再生设备主体结构下部为方形椎体，所述再生设备主体结构下部的侧面设置有再生尾气排放口104，所述再生尾气排放口104设有多孔挡板105，所述多孔挡板105上装有若干个滤帽106，所述再生尾气排放口104通过管道连接至尾气处理系统。
具体的，结合图1，从底部再生尾气排放口104排出的蒸汽带有从活性炭脱附的有机物，经过排出管道，通过热交换器3冷凝，冷凝后的污水进入废水收集槽4，后进入尾气处理设备5。尾气处理设备5顶部设有一个排气管道，排气管道排出的气体为不溶于水的有机物和低分子气体有机物。排出的尾气可利用直接燃烧设备燃烧，或者连接至RTO，RCO等燃烧设备，或者利用上面所述的喷淋洗涤塔设备进行尾气处理。
优选的，所述再生设备主体结构上端面设置有废炭进口101，与第一阀门121连接，第一阀门121为闸阀或球阀，第一阀门121上端设有一个圆锥形漏斗结构的装炭槽122，所述再生设备主体结构下端面设置有再生出炭口102，所述再生出炭口也设置一个第二阀门123，第二阀门123为闸阀或球阀连接，所述再生设备主体结构侧面还设置有人孔124，所述再生设备主体结构下部设置有温度控制系统以及底部测温点125，所述再生设备主体结构顶部分别设有温度计128和压力计129，用来检测设备内部温度和压力，所述再生设备主体结构外部设有保温层。
具体的，参见图2、图3，设备上部废炭进口101处可设置有一个突出型进口结构，该进口结构凸出于再生设备主体结构的顶部表面，并通过一组顶部法兰126连接，装炭时，活性炭废炭通过装炭槽122、经第一阀门121、装炭口127，并经顶部法兰126进入再生设备内部，装炭口127内径小于顶部法兰126内径，顶部法兰126减少活性炭装载时死角空间。所述废炭进口101、所述再生出炭口102均设置球阀或闸阀，也可设置为与自动阀门连接，并结合温度控制系统，实现自动化操作。
所述活性炭再生设备单独做活性炭再生单元，也可将所述活性炭再生设备用于实施例1所述的可持续循环利用活性炭再生系统，也可用于与活性炭吸附设备组合成一套系统，可进行吸附再生一体化循环利用。
过热蒸汽具有非常良好的干燥作用，当活性炭再生过程结束后，此时活性炭处于极度干燥状态，不会因通入蒸汽使其变得湿润。
下面结合具体使用场景进一步说明。
第一阶段，活性炭装炭：
已饱和的使用完活性炭将从活性炭自动再生设备顶部装炭口装炭。装炭前，先确保底部出炭口阀门关闭，并且顶部装炭口阀门打开状态。
活性炭自动再生设备上部可以安装一个自动提升机(HOIST)，方便填充活性炭，减少人工资源。
第二阶段，活性炭再生：
活性炭从上部进，已用完饱和活性炭装满活性炭自动再生设备之后，将进行活性炭再生。
低压超高温过热蒸汽通过蒸汽主管道、蒸汽副管道，并经蒸汽喷射口喷出，扩散至活性炭再生设备内，进入活性炭孔隙内，对活性炭进行再生，再生后的活性炭从下部放出。
还可包括第三阶段，活性炭降温：
活性炭的温度过高，会有自燃的危险，使其温度降温后进行输送，当再生后活性炭温度足够下降时，对其进行再次输送至活性炭吸附设备中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。