一种活性炭微波再生装置的制作方法

1.本发明涉及一种活性炭微波再生装置。


背景技术：

2.活性炭再生法，活性炭再生是吸附饱满的活性炭通过一定条件处理后再次活化。活性炭在环境保护，工业与民用方面己被大量使用，并且取得了相当的成效，然而活性炭在吸附饱合被更换后，使用活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。活性炭再生是吸附饱满的活性炭通过一定条件处理后再次活化。
3.活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成，具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，特异性吸附能力较强的炭材料的统称，活性炭在吸附饱合被更换后，可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。
4.传统的设备为二段转炉，前段为干燥炉、后段炭化炉，转炉采用燃烧器对炉内加热干燥后高温炭化的方式，这种设备能耗大，热交换效率低，无法把脱附的无机物产生的热能加以利用，且传统工艺再生后炭的得率比较低，原因是传统工艺不是厌氧燃烧，而是含氧燃烧，在炭化过程中会消耗部分炭，也无法在气相中收集到粉炭，所以造成炭得率约为25～27％。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种活性炭微波再生装置，利用微波的加热均匀、加热速度快、传热损失低、加热效率更高的特点，解决粉末型活性炭再生得炭率低和能耗高的难题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种活性炭微波再生装置，包括设置于支架上的炉体，于所述炉体上设置有动力机构，所述炉体包括炉壁以及位于炉壁内的石英玻璃炉，进料斗与所述石英玻璃炉连通，于所述炉壁外设置有若干微波加热装置，辅助加热装置设置于石英玻璃炉内且所述辅助加热装置由动力机构提供旋转力；所述辅助加热装置包括螺旋搅拌轴以及同轴设置于螺旋搅拌轴内的加热管。
7.进一步地，所述螺旋搅拌轴包括顶部搅拌轴承、中部搅拌轴承以及下部搅拌轴承，所述顶部搅拌轴承以及中部搅拌轴承均为中空结构，所述中部搅拌轴承嵌套入顶部搅拌轴承内，以所述底部搅拌轴承封闭中部搅拌轴承，于所述中部搅拌轴承外缘面上设置有螺旋桨叶。
8.进一步地，于所述螺旋桨叶上设置有螺旋档条，用于保持物料内外的温度场均匀性。
9.进一步地，所述微波加热装置包括分层均布于炉壁上的若干微波源，若干所述微
波源通过微波水冷管以串联形式逐级进行水冷。
10.进一步地，所述微波源以微波源外壳固定座固定于活性炭炉壁上，于所述微波源外壳固定座内侧设置有波导玻璃。
11.进一步地，于所述炉体底部设置有用于保证石英玻璃炉内无氧环境的进气口。
12.进一步地，所述进料斗以绞栏轴承座与石英玻璃炉连通，于所述绞栏轴承座上设置有备用进气口以及气体电磁阀，所述气体电磁阀与备用进气口连通。
13.进一步地，于所述石英玻璃炉与炉壁之间设置有用以减少能量损耗的保温装置，于炉壁内侧还设置有若干温度传感器以测量石英玻璃炉表面温度。
14.进一步地，所述动力机构、出气管道以及进料斗以固定架固定于炉体上方，于所述固定架上设置有与压力传感器连通的管件；于所述固定架上还连通有应急排空管，所述应急排空管上设置有电磁阀。
15.进一步地，所述动力机构包括设置于固定架上的电机以及齿轮组件，所述齿轮组件与电机同步转动，所述辅助加热装置与齿轮组件以链条相连以保持同步转动。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：由原来的有氧环境更改成无氧环境，安全系数更高；且活性炭得炭率由原来的27％提升至70％；在单位能耗上大大降低了能耗，节约了成本。设备中添加了辅助加热系统，可有效控制能耗，与传统再生工艺相比，能耗节省了50％以上，在工业化运用上有了更好的切实可行性。
附图说明
17.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
18.图1示意性显示了活性炭微波再生装置的结构示意图。
19.图2示意性显示了活性炭微波再生装置的剖视图。
20.图3示意性显示了辅助加热装置的剖视图。
21.图中标号：1
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炉体，2
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炉壁，3
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石英玻璃炉，4
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进料斗，5
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微波加热装置，6
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辅助加热装置，7
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动力机构，8
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螺旋搅拌轴，9
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加热管，10
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顶部搅拌轴承，11
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中部搅拌轴承，12
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底部搅拌轴承，13
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螺旋桨叶，14
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螺旋档条，15
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微波源，16
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微波水冷管，17
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微波源外壳固定座，18
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波导玻璃，19
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进气口，20
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绞栏轴承座，21
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备用进气口，22
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气体电磁阀，23
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温度传感器，24
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固定架，25
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压力传感器，26
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管件，27
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应急排空电磁阀，28
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电机，29
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链条。
具体实施方式
22.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
23.根据本发明的一实施方式结合图1示出。一种活性炭微波再生装置，包括设置于支架之上的炉体1结构，炉体1结构包括外围的活性炭炉壁2以及位于炉壁2内部的石英玻璃炉3，炉体1结构整体设置于底部支架之上，于炉体1结构之上设置有固定架24，固定架24和炉体1结构之间以石英管固定盖隔开，通过石英固定盖将活性炭再生装置分割成非连通的上
下两层；下层为活性炭炉壁2以加热裂解为主，上层为炉壁2上层固定架24以控制和安全系统为主，上下独立的两层可增加装置安全性。于活性炭炉壁2上设置有微波即热装置，微波加热装置5包括分层均布于炉壁2上的若干微波源15，若干微波源15通过微波水冷管16以串联形式逐级进行水冷，而微波源15以微波源外壳固定座17固定于活性炭炉壁2上，于微波源外壳固定座17内侧设置有波导玻璃18。以保证内部微波源15馈口的清洁。
24.微波通常是指频率为300mhz至300ghz范围内的电磁波，其相应的波长范围为1m至1mm，属超高频电磁波，具有波长非常短、振荡周期非常短、类光性、吸收性、穿透性、量子能量级较低等特点。目前国内民用微波频率主要用915mhz(波长328mm)、2450mhz(波长1mm)。微波加热技术的原理是：待加热的介质置于微波电磁场中时，介质材料中的有极分子和无极分子会形成偶极子或已有的偶极子重新排列，这一过程中，分子会随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动，期间势必需要克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，因此，会产生类似于摩擦的作用，使电磁能逐渐转化成热能，使介质温度出现大幅度的提升。
25.微波加热技术相比传统的化石能源加热技术，加热更均匀、加热速度快、选择性加热、传热损失更低、加热效率更高、便于控制、诱导或强化催化、并且具有更好的环保性和更高的安全性。因此，工业领域也逐渐开始应用微波加热技术。微波裂解废盐是在还原性(氧化性)环境下通过微波加热，在一定的温度条件下将活性炭吸附的有机物或无机物小分子裂解成碳化物、水蒸气、气体以及碳粉。
26.于石英玻璃炉3内设置有辅助加热装置6，辅助加热装置6包括螺旋搅拌轴8以及同轴设置于螺旋搅拌轴8内的加热管9。螺旋搅拌轴8包括顶部搅拌轴承10、中部搅拌轴承11以及下部搅拌轴承，顶部搅拌轴承10以及中部搅拌轴承11均为中空结构，中部搅拌轴承11嵌套入顶部搅拌轴承10内，以底部搅拌轴承12封闭中部搅拌轴承11，加热管9由螺旋搅拌轴8顶部深入并于顶部搅拌轴承10以固定法兰进行固定。于中部搅拌轴承11外缘面上设置有螺旋桨叶13，螺旋桨叶13采用的是四分之一半螺旋方式搅拌物料，此种方式既可以上下翻动物料又可以在出料状态下不影响出料，于螺旋桨叶13上焊接有螺旋档条14，此螺旋档条14可以在搅拌轴搅拌过程中使得物料能内外翻转以保证物料温度场域的均匀性。上述辅助加热装置6一端深入石英玻璃炉3内，另一端伸出固定架24，与设置于固定架24上的动力机构7相连，由动力机构7赋予其转动的能量。
27.辅助加热系统加热物料内部温度并保证整个物料成温度的均匀性；微波源15组成的微波加热系统保证物料加热均匀性，但内部物料温度因微波穿透性的原因并不能使内外温度场均匀，因此辅助加热系统是调节物料内外温度平衡的作用。
28.于固定架24上设置有进料斗4，进料斗4固定于绞栏轴承座20上且进料斗4与石英玻璃炉3连通，用于将物料投放至石英玻璃炉3内，于进料斗4底部设置有进料刀阀21以控制物料进入量，同时可于一定程度上封闭石英玻璃炉3。
29.上述动力机构7包括固定于固定架24顶部的电机28以及齿轮组件，齿轮组件与电机28旋转轴相触，于齿轮组件上设置有链条29与辅助加热装置6相连，于电机28转动时，则可由链条29以及齿轮组件带动其同步转动。电机28通过电机28固定支架和齿轮盖板组件进行固定定位；且辅助加热系统和电机28与齿轮盖板组件垂直。
30.于炉体1结构的底部设置有炉膛出料法兰，于其上可设置有出料口，于炉膛出料法
兰上固定有进气口19，可由进气口19向炉体1内部的石英玻璃炉3内输入惰性气体以保证内部的无氧条件。同时于娇兰轴承座设置有由备用进气口和气体电磁阀组成的备用惰性气体进气装置，以确保于惰性气体进气口19异常状态下依然可以保证内部为无氧状态，增加装置的安全性。
31.于上述炉膛出料法兰上连接有出料刀阀22，物料通过出料刀阀22的开启与闭合控制其出料，以出料开启大小控制其出料速度。
32.于活性炭炉壁2内侧可均匀设置有若干温度传感器23，以均匀测量石英玻璃炉3的表面温度。且可于石英玻璃炉3与活性炭炉壁2时间增加相应的保温措施如保温棉，以减少能量损耗，增加能源利用率。
33.于固定架24上设置有管件26，管件26一端与压力传感器25连通，另一端与石英玻璃炉3内部连通以测定石英玻璃炉3的内部压力。于固定架24上还连通有应急排空管，应急排空管上设置有应急排空电磁阀27。可于轴承位置设置有冷却水道，向其内通入冷却水，即可完成对轴承的冷却降温。
34.于实际使用时，物料由进料斗4以自重方式通过进料刀阀21进入绞栏轴承座20进入石英玻璃炉3内部，由微波源15于活性炭炉壁2外侧组成微波加热系统保证物料加热均匀性，于石英玻璃炉3内则有电机28带动辅助加热装置6转动，藉由辅助加热装置6内的加热管9对物料进行加热，辅以搅拌桨叶搅拌物料以调节物料内外温度平衡。
35.本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。