[发明专利]一种引弧放电再生颗粒活性炭的方法

说明书

本发明公开了一种引弧放电再生颗粒活性炭的方法。针对电阻率很高的饱和活性炭，一味提高加载高压电，会击穿和烧毁活性炭。本发明给流动的颗粒活性炭通电并引发电弧，通过活性炭导电焦耳热和电弧放热双重效果来高效加热活性炭，实现高温热再生，适用于连续性流程工业，还大幅降低能量耗散；提出的电压公式可根据目标升温值直接计算得到需输入的对应电压，且在计算出的电压作用下，能准确使活性炭达到目标升温值，从而给活性炭的高温热再生提供了一种准确高效的途径，而且通过电压公式计算电压时，可根据质量流量进行适当调节，实现难度小；实际工业应用产生的吸附了大量物质并具有较高电阻率的活性炭，也能通过本发明技术再生。

技术领域

本发明属于加热技术领域，具体涉及一种引弧放电再生颗粒活性炭的方法。

背景技术

工业中再生活性炭常使用热再生的方式，即通过将饱和活性炭加热至高温，热解掉活性炭的吸附质，实现活性炭再生。目前对于活性炭热再生工业应用的加热为燃烧式锅炉加热，该方式对一般活性炭都适用，但在能耗方面问题严峻，加热设备庞大、能量利用率低，同时耗费一次能源并产生尾气烟尘污染环境。也有电力驱动的加热炉，利用电流通过专门电热元件产生热量，再将热量传导给活性炭，但由外向内的热量传导过程产生了大量能量浪费。

由于活性炭具有一定的导电能力，后来提出了直接电热加热再生方法，具备更加高效节能的优势，但对活性炭的电阻要求太高，使该方法的应用和发展受到限制。直接电热法是将活性炭直接接通到电路中，使电流通过活性炭本身，利用活性炭本身的电阻发热来实现自发升温。但是直接电热法需要活性炭电阻率很低，否则一定电压下的电流很小，进而通电功率很低，导致无法加热。但是实际工业中的饱和活性炭大都吸附了大量的物质，其电阻率很高。若为了提高功率而加载高压电，则可能会击穿和烧毁活性炭。因此，需要进一步优化其技术方案，克服或避免上述的缺陷，使电阻率更大的活性炭也能适用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种引弧放电再生颗粒活性炭的方法，让颗粒活性炭持续流动，给其导通电流并引发电弧，通过导电焦耳热和电弧放热双重效果来高效加热升温活性炭并实现高温热再生。

本发明一种引弧放电再生颗粒活性炭的方法，具体为：使颗粒活性炭连续流过加热通道，向加热通道内的两块电极板输入直流电，直流电的电压符合电压公式其中，ρ为活性炭的电阻率，单位为Ω·m；c为活性炭的比热容，单位为J/(kg·℃)；q_m为活性炭在加热通道中的质量流量，单位为kg/s；ΔT为再生活性炭的目标升温值，单位为℃；d_p为活性炭的等效粒径，单位为m；l为两块电极板的间距，单位为m；S为电极板的面积，单位为m²；无量纲系数η在1～5中取值，经验参数α＝xwlρ_m，单位为kg/s，式中x是量纲为m/s的调节参数，x在0.002m/s～0.01m/s中取值，式中w为两块电极板的正对宽度，单位为m；ρ_m为活性炭的堆积密度，单位为m^-1；经验参数β在200m^-1～800m^-1中取值；颗粒活性炭在加热通道输送过程中翻滚并相互碰撞和分离，激发电子穿过势垒形成场致发射和碰撞电离，从而引发电弧，引发的电弧既利于电流导通又释放热量，降低了活性炭接入回路的电阻，使得活性炭在导电焦耳热和电弧放热共同作用下升温热解掉吸附质实现再生。

优选地，活性炭的堆积密度ρ_m具体测量过程如下：将活性炭分多次装入100mL量筒内，每次放入后用橡皮锤敲击量筒底部，直至活性炭的体积达到100mL而不再减少为止，再用电子秤称量出量筒内的活性炭净重，最后用活性炭净重除以100mL体积得到活性炭的堆积密度ρ_m。