【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及烟气净化用碳基材料，具体涉及一种碳基净化材料的制备方法及系统，属于烟气净化用碳基材料。
技术介绍
1、随着我国环保要求的日益提高，对大气污染物控制种类越来越多、排放标准日趋严格，工业烟气多污染物治理需求越发迫切。以碳基材料为核心的活性炭法烟气净化技术由于具有污染物去除效率高、无二次污染、操作简单、运行成本低、副产物可资源化等优点，得到了快速应用与推广。随着活性炭法烟气净化技术的迅速推广，烟气净化碳基材料产品的市场需求迅速增长，且对性能指标的要求也不断提升。但是目前烟气净化碳基材料产品的质量仍存在脱硫脱硝性能不高和稳定性较差的问题，难以适应更高烟气净化要求，同时也直接导致活性炭法烟气净化技术运行成本偏高；另外目前烟气净化碳基材料制备行业技术相对落后，生产设备自动化运行水平较低，大型化设备投运较少，缺乏统一的工艺设备标准，直接导致生产效率、生产能力均处于较低水平，同时也导致生产成本较高。以上问题均会导致碳基材料的品质保障受到影响，进而会制约活性炭法烟气净化技术的进一步发展。
技术实现思路
1、针对现有用于烟气净化的碳基材料仍存在脱硫脱硝性能不高和稳定性较差的问题，本专利技术提供了一种碳基净化材料的制备方法及系统，通过工艺优化，将碳基粉、粘结剂、水组成的混合料成型制粒后依次进行干燥、炭化、预氧化改性、活化、任选地进行或不进行深度氧化改性、冷却等处理后得到孔隙丰富且分布均匀、强度高且稳定、材料表面含氧官能团丰富的烟气净化用碳基吸附材料，具有脱硫脱硝性能优良、循环稳定性高的优点
2、为实现上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下所述：
3、根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种碳基净化材料的制备方法：
4、一种碳基净化材料的制备方法，该方法包括：
5、1)将碳基粉、粘结剂、水配料混合后得到混合料，然后将混合料挤压成型得到碳粒。
6、2)将碳粒依次进行干燥、炭化、预氧化改性、活化、冷却处理后得到碳基净化材料。
7、作为优选，步骤2)为：将碳粒依次进行干燥、炭化、预氧化改性、活化、深度氧化改性及冷却处理后得到碳基净化材料。
8、作为优选，预氧化改性为采用水蒸汽和含氧气（在本专利技术中含氧气指的是氧含量不低于空气的含氧气体）作为改性混合气体对碳粒进行改性处理。深度氧化改性为采用含水空气、水蒸汽、保护气及氧气作为改性混合气体对碳粒进行改性处理。优选，所述保护气为氮气、惰性气体、二氧化碳中的一种。
9、在本专利技术中，在进行预氧化改性和深度氧化改性时，均需根据当前改性前的物料的工艺情况，通过调节改性混合气体中氧气的含量进而确保碳粒的改性效果（即通过物料的工艺情况（包括碳粒中挥发分的增量、通入氧化设备（如回转窑）的含水空气的体积、通入的水蒸汽的体积、通入的保护气的体积、含水空气中的氧含量、水蒸汽中的氧含量、含水空气的密度、水蒸汽的密度、保护气的密度、碳粒的堆积密度、含水空气的比热容、水蒸汽的比热容、保护气的比热容、碳粒的比热容、改性混合气体通入碳粒料层时与气流平行方向的接触面积、沿气流平行方向的碳粒料层的平均床层厚度、氧化改性之前碳粒料层的实时温度、氧化改性之后碳粒料层的目标温度、改性混合气体氧化改性前的温度、改性混合气体氧化改性后的温度、改性混合气体与碳基材料垂直接触改性时间等），引入碳粒表面官能团增量修正系数、碳粒与改性混合气体的换热系数）。
10、作为优选，该制备方法还包括：3）将炭化和/或活化过程产生的烟气进行焚烧后获得高温尾气，将高温尾气循环用于干燥处理或输送至余热锅炉生产获得热水或水蒸汽。将干燥过程中产生的含水空气与余热锅炉产生的水蒸汽循环用于预氧化改性和/或深度氧化改性处理。
11、作为优选，在进行预氧化改性时：设定改性混合气体的流速记为v0，m/s。则有：
12、v0= v2/( t*s) （1）。
13、设定改性混合气体中氧气的含量记为x0，%，则有：
14、 （2）
15、在上式（1）-（2）中，m为修正常数，取值为6.5～7。a为预氧化改性时碳粒中挥发分的增量，取值为0.01~5%。v2为单位时间内通入的水蒸汽的体积，m3。x2为水蒸汽中的氧含量，%。ρ2为水蒸汽的密度，kg/m3。ρ4为碳粒的堆积密度，kg/m3。c2为水蒸汽的比热容，j/(kg×℃)。c4为碳粒的比热容，取值为840j/(kg×℃)。b为碳粒表面官能团增量修正系数，取值为0.67~1.33。k为碳粒与改性混合气体的换热系数，取值为0.5~0.99。s为改性混合气体通入碳粒料层时与气流平行方向的接触面积，m2。h为沿气流平行方向的碳粒料层的平均床层厚度，m。t1为氧化改性之前碳粒料层的实时温度，℃。t2为氧化改性之后碳粒料层的目标温度，℃。t3为改性混合气体氧化改性前的温度，℃。t4为改性混合气体氧化改性后的温度，℃。 t为改性混合气体与碳粒料层垂直接触改性时间，min。
16、作为优选，在进行深度氧化改性时：设定改性混合气体的流速记为v1，m/s。则有：
17、v1=( v 1 +v 2 +v 3)/( t*s) （3）。
18、设定改性混合气体中氧气的含量记为x1，%，则有：
19、 （4）
20、在上式（3）-（4）中，m为修正常数，取值为6.5～7。d为深度氧化改性时碳粒中挥发分的增量，取值0.01~3%。v1为单位时间内通入的含水空气的体积，m3。v2为单位时间内通入的水蒸汽的体积，m3。v3为单位时间内通入的保护气的体积，m3。x1为含水空气中的氧含量，%。x2为水蒸汽中的氧含量，%。ρ1为含水空气的密度，kg/m3。ρ2为水蒸汽的密度，kg/m3。ρ3为保护气的密度，kg/m3。ρ4为碳粒的堆积密度，kg/m3。c1为含水空气的比热容，j/(kg×℃)。c2为水蒸汽的比热容，j/(kg×℃)。c3为保护气的比热容，j/(kg×℃)。c4为碳粒的比热容，取值为840j/(kg×℃)。b为碳粒表面官能团增量修正系数，取值为0.67~1.33。k为碳粒与改性混合气体的换热系数，取值为0.5~0.99。s为改性混合气体通入碳粒料层时与气流平行方向的接触面积，m2。h为沿气流平行方向的碳粒料层的平均床层厚度，m。t1为氧化改性之前碳粒料层的实时温度，℃。t2为氧化改性之后碳粒料层的目标温度，℃。t3为改性混合气体氧化改性前的温度，℃。t4为改性混合气体氧化改性后的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳基净化材料的制备方法，其特征在于：该方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)为：将碳粒依次进行干燥、炭化、预氧化改性、活化、深度氧化改性及冷却处理后得到碳基净化材料；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在进行预氧化改性时：设定改性混合气体的流速记为V0，m/s；则有：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述碳基粉为原煤和活性组分共同组成的混合粉料，所述活性组分为高挥发份煤（例如褐煤）、多孔碳粉、草木灰、造孔剂（例如碳酸氢铵、硬脂酸）中的一种或多种；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述粘结剂为煤焦油、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、田菁粉、酚醛树脂、淀粉、膨润土中的一种或多种；和/或
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，挤压成型依次包括搅拌捏合、预挤压以及成型；所述碳粒的粒径为3~15mm，优选为5~12mm；所述碳粒的形状包括但不限于为球型、圆柱型、矩块型、蜂窝型、无
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述干燥为在线干燥，干燥的温度低于300℃，优选为100~260℃；干燥后碳粒的含水率低于8wt%，优选低于5.5wt%；
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，炭化的温度为200~900℃，优选为300~850℃；炭化时间为0.3~3h，优选为0.5~2.5h；和/或
9.一种制备碳基净化材料的系统或用于如权利要求1-8中任一项所述制备方法的系统，其特征在于：该系统包括依次串联设置的磨粉装置（1）、配料混合装置（2）、强力混合装置（3）、预挤压装置（4）、成型造粒装置（5）、干燥装置（6）、带式炭化装置（7）、预氧化改性装置（8）、活化装置（9）以及冷却筛分装置（10）；
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：该系统还包括有烟气焚烧装置（12）以及余热锅炉（13）；带式炭化装置（7）及活化装置（9）的烟气出口均通过烟气输送管道与烟气焚烧装置（12）的进气口相连通；烟气焚烧装置（12）的尾气出口通过第一尾气输送管道（1201）与干燥装置（6）的热风入口相连通，烟气焚烧装置（12）的尾气出口通过第二尾气输送管道（1202）与余热锅炉（13）的进气口相连通；干燥装置（6）的热风出口通过独立的热风管道分别与预氧化改性装置（8）和深度氧化改性装置（11）的进气口相连通；余热锅炉（13）的蒸汽出口通过独立的蒸汽输送管道分别与预氧化改性装置（8）、活化装置（9）以及深度氧化改性装置（11）的进气口相连通；优选，余热锅炉（13）的蒸汽出口还通过独立的蒸汽输送管道连通至余热发电装置（14）的蒸汽入口。
...【技术特征摘要】
1.一种碳基净化材料的制备方法，其特征在于：该方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)为：将碳粒依次进行干燥、炭化、预氧化改性、活化、深度氧化改性及冷却处理后得到碳基净化材料；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在进行预氧化改性时：设定改性混合气体的流速记为v0，m/s；则有：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述碳基粉为原煤和活性组分共同组成的混合粉料，所述活性组分为高挥发份煤（例如褐煤）、多孔碳粉、草木灰、造孔剂（例如碳酸氢铵、硬脂酸）中的一种或多种；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述粘结剂为煤焦油、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、田菁粉、酚醛树脂、淀粉、膨润土中的一种或多种；和/或
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，挤压成型依次包括搅拌捏合、预挤压以及成型；所述碳粒的粒径为3~15mm，优选为5~12mm；所述碳粒的形状包括但不限于为球型、圆柱型、矩块型、蜂窝型、无定型中的一种，优选为球型或圆柱型；
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述干燥为在线干燥，干燥的温度低于300℃，优选为100~260℃；干燥后碳粒的含水率低于8wt%，优选低于5.5wt%；
【专利技术属性】
技术研发人员：魏进超，李小龙，戴波，陈思墨，李俊杰，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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