目前我国电厂、水厂、工业生产、石油化工、食品医药等行业每年产生的废活性炭量达几亿吨, 对废活性炭的处理已成为当前急待解决的问题。目前废活性炭再生方法主要有药剂洗脱的化学法、生物再生法、湿式氧化法、电解氧化法和加热再生法。其中加热再生法是应用最多, 工业上最成熟的方法, 本文主要介绍高温隧道窑废活性炭再生技术。
1 废活性炭来源、成分
制糖、制药、食品、油脂、化工等行业产生的废活性炭主要含VC、糖类、胶质等有机物和少量的溶剂、盐酸等, 溶剂主要为甲苯、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、丁醇、二甲苯等, 另含有少量的原材料及产品。
2 隧道窑再生技术、工艺
隧道窑处理废活性炭生产工艺分为六个工段:废活性炭储运、废活性炭预处理、煤气制取、废活性炭焙烧、再生活性炭后处理及包装、工艺尾气焚烧处理。
(1) 废活性炭储运废活性炭在标准原料库进行储存, 进库时均采用塑胶密闭袋装, 原料库上方设吸风口, 将标准库房内散发的恶臭气体经风机抽至焚烧炉焚烧。原料库的底部带有一定斜度, 并设导液沟, 原料库房设渗滤液收集池, 收集的渗滤液用锯末吸收后回用于废活性炭再生。
(2) 废活性炭预处理废活性炭从标准原料库进入原料预处理库, 对废活性炭进行人工筛选, 去除杂质铁屑、石块、塑料等。原料预处理库房内散发的恶臭气体经风机抽至焚烧炉焚烧。
(3) 煤气制取煤气发生炉产生的粗煤气经旋风、水封除尘后得到净煤气作为窑炉的热源。
(4) 废活性炭焙烧 ①隧道窑窑炉简述。系统由窑体、窑车系统、燃烧系统、通风系统和测量系统等几部分组成。窑体分为预热带、烧成带、冷却带三段。②活性炭焙烧工艺简述。经过预处理的废活性炭填入填充罐内, 由窑车运至隧道窑车间, 焙烧主要在窑炉中部进行。窑车进入隧道窑后首先进行干燥阶段 ( 预热带) , 温度控制在200℃左右, 将含水率在50% ~86% 的湿炭加热, 使炭粒内吸附水蒸发, 同时部分低沸点有机物也随之挥发。然后随着窑车的推进进入到窑炉中部, 进行焙烧阶段, 粒炭被加热升温至600 ~700℃。不同的有机物随温度升高, 分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式, 从活性炭的基质上消除。经过焙烧阶段后的活性炭进入窑炉中间煤气点燃段 ( 烧成带) , 进行活化, 在这个过程中残留在活性炭微孔中部分碳化物用水蒸汽、二氧化碳等氧化性气体进行气化反应, 使残留碳化物在850℃左右气化成CO2, CO等气体。使微孔表面得到清理, 恢复其吸附性能。最后窑车进入窑炉的冷却段 ( 冷却带) , 在冷却段, 由冷风机鼓风冷却, 耐火容器内的活性炭逐渐降温, 按照顺序逐渐到达窑炉出口, 等待出炉。整个焙烧过程大约为43 个小时。
(5) 再生活性炭后处理及包装出炉的再生活性炭窑车进入装卸平台, 人工倒罐卸料, 在容器内混合, 进行分装, 即得再生活性炭成品 ( 主要为化工、水处理用活性炭) , 若制得医药中间体用再生活性炭, 还需进行酸洗、水洗、烘干后处理。
(6) 焚烧炉处理系统焚烧炉系统处理废气包括隧道窑烟气和原料库房及预处理库房恶臭气体, 焚烧炉采用煤气发生炉产生的煤气助燃, 综合废气在煤气的助燃和高压喷风作用下, 充分燃烧。燃烧后的烟气进入二次燃烧室再次燃烧, 正常情况下二燃室中室温应≥850℃, 设计1100℃以上停留时间达2 秒以上。经充分燃烬后的烟气进入旋风除尘器, 经初步除尘后的烟气进入空气预热器, 高压风机吸入的冷空气经烟道气预热后进入炉内, 提高炉温并减少燃料的消耗。考虑二噁英的低温 (300 ~500℃温度域) 再生, 经初步降温的烟气进入急冷塔急速冷却, 通过水、气湍流进一步除尘并吸收部分有害气体。冷却后的烟气进入填料吸收塔, 烟气中剩余的SO2、HCl等酸性气体用碱液吸收, 净化后的烟气通过除雾器除去部分水汽后经引风机抽引至烟囱排放。
3 结语
(1) 利用热处理再生废活性炭, 设备采用窑炉, 不使用简陋的土窑, 废活性炭再生工艺采用隧道窑工艺, 具有废气易收集、加热均匀, 产品质量好等特点;废气处理采用“连续热解焚烧”工艺, 使废气在焚烧炉膛内充分燃烬, 最大程度的分解二噁英, 实现危险废物的无害化处理, 尾气净化采用了“旋风除尘沉降室+ 碱液喷淋式急冷塔+ 填料吸收塔+ 除雾器”的工艺, 既可以控制二噁英的再合成, 又有脱酸工艺除去烟气中的酸性有害气体, 填料吸收塔可吸附二噁英微粒等有害颗粒物, 最后采用除雾器除去部分水汽后实现烟气的达标排放。
(2) 加强对焚烧炉废气排放的监测及管理, 定期对焚烧炉烟气出口进行PM10、SO2、HCl、二噁英类等污染物的监测。
摘要：废活性炭的再生处理已成为当前急待解决的问题。本文通过对制糖、制药、食品、油脂、化工等行业废活性炭成分分析, 详述了隧道窑工艺及配套的焚烧炉处理废活性炭的工艺过程, 具有较好的环境、经济效益。
关键词：废活性炭,再生,隧道窑,焚烧炉
参考文献
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[2] 张庆智, 吴茂, 张永梅.废活性炭再生技术研究及应用.中国新技术新产品, 2011, 20 (1) :4-5.