[发明专利]制备活性炭的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及制备活性炭的系统及方法。

背景技术

污泥中含有大量的致病菌、寄生虫卵、病毒、重金属等有害物质，同时污泥中的有机质成分可通过多种技术进行利用。目前，国内外污泥利用技术种类繁多、技术复杂多样，其中主要的方法有：地表处理与填埋、污泥焚烧、污泥农用、污泥建材化利用以及污泥热裂解技术等。其中，地表处理与填埋技术相对简单，成本较低，但是需要占用大量的土地资源、污染地下水，同时不断发酵产生大量的甲烷，造成严重的温室效应；污泥焚烧是在有氧氛围下与污泥中的有机物充分反应，生成稳定的无机物，同时实现污泥的减量化和资源化利用。但是污泥焚烧成本高、能耗大，焚烧过程中存在二次污染，并产生二噁英等高致癌性气体；污泥农用是我国目前应用最广泛的污泥处置方式，其有机物中含有大量的植物生长必须的营养物质，可以改良土壤，增加土壤肥力，但是污泥中的重金属、病原体以及有机污染物等很难分解去除，农用时在土壤中积累，造成生态毒性问题；污泥建材化利用是重要的发展方向之一，但是目前面临着市场承载能力不足，限制其大规模发展。

然而，目前污泥处理的系统及方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备活性炭的方法和系统。该方法可以将污泥热解得到的污泥热解炭深加工为高附加值的活性炭，并且无需外加能源，低碳环保，适合大规模推广。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备活性炭的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：烘干单元，所述烘干单元适于将污泥进行烘干；热解单元，所述热解单元设置有污泥进料口和污泥热解炭出料口，所述污泥进料口与所述烘干单元相连，所述热解单元适于将所述烘干后的污泥进行热解，以便得到热解气和污泥热解炭；气液分离单元，所述气液分离单元与所述热解单元相连，适于将所述热解气进行气液分离，以便得到燃气和焦油；产蒸汽单元，所述产蒸汽单元与所述气液分离单元相连，适于将部分所述燃气供给至所述产蒸汽单元内，得到高温蒸汽；以及活化单元，所述活化单元分别与所述污泥热解炭出料口和产蒸汽单元相连，适于将所述污泥热解炭和部分所述高温蒸汽供给至所述活化单元，使得所述污泥热解炭进行活化处理，以便得到活性炭。

由此，根据本发明实施例的制备活性炭的系统通过将经烘干的污泥供给至热解单元进行热解处理，得到热解气和污泥热解炭，热解气经气液分离后，得到燃气和焦油，其中焦油可以作为产蒸汽单元的燃料，使产蒸汽单元燃烧产生高温蒸汽，无需为产蒸汽单元外加能源，进而将高温蒸汽和污泥热解炭供给至活化单元进行活化处理，得到活性炭和高温烟气。该系统实现了污泥的充分利用，将污泥热解炭深加工为高附加值的活性炭，且能耗较低，对环境友好，适合大规模推广。

另外，根据本发明上述实施例的制备活性炭的系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述热解单元为旋转床，沿物料流动方向，所述热解单元依次包括：进料区，所述进料区设置有所述污泥进料口，污泥进料口通过污泥进料螺旋与所述烘干单元相连；预热区，所述预热区设置有水蒸气排气口，所述水蒸气排气口与所述烘干单元相连，所述水蒸气排气口适于将烘干后的污泥进行预热所得到的水蒸气供给至所述烘干单元内；过渡区；产气区，所述产气区设置有热解气排气口，所述热解气排气口与所述气液分离单元相连，适于将产生的热解气供给至气液分离单元内；以及出料区，所述出料区设置有所述污泥热解炭出料口，其中，所述预热区、过渡区和产气区内设置有蓄热式辐射管。由此，可以进一步提高所述热解处理的效率。

根据本发明的优选实施例，所述过渡区内设置蓄热式辐射管的数量大于所述预热区内设置蓄热式辐射管的数量且小于所述产气区内设置蓄热式辐射管的数量。由此，可以进一步提高所述热解处理的效率。

根据本发明的实施例，所述活化单元为回转式活化炉，所述回转式活化炉包括：加热区，所述加热区的进料端与所述污泥热解炭出料口通过污泥热解炭出料螺旋相连，适于对所述污泥热解炭进行加热；活化区，所述活化区与所述加热区相连，适于对经过所述加热后的污泥热解炭进行活化处理，以便得到活性炭；以及降温区，所述降温区与所述活化区相连，适于将所述活性炭进行降温，其中，所述催化燃烧器包括：燃料预混区，所述燃料预混区设置有空气入口和燃气入口，适于将供给至的空气和燃气进行混合，得到混合气；以及覆有催化剂的载体。根据本发明的优选实施例，所述混合气的过剩空气系数为2。由此，可以进一步提高所述活化处理的效率。