本发明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。
背景技术：
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，本发明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，且本发明的制备方法和系统还具有操作简单，生产效率高，生产成本低以及便于大规模推广和应用的特点。
2、为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案具体如下所述：
3、根据本发明的第一种实施方案，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（在本发明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、在本发明中，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温度，℃。 t为改性混合气体与碳粒料层垂直接触改性时间，min。
21、作为优选，在炭化出料冷却段进行预氧化改性处理时，t1为200~600℃，t2为＜50℃。在活化下料冷却段进行深度氧化改性处理时，t1为400~900℃，t2为300~700℃。在活化出料冷却段进行深度氧化改性处理时，t1为200~700℃，t2为＜50℃。
22、作为优选，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（挥发份含量不低于30%）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。
23、作为优选，所述活性组分的添加量为原煤质量的0~30%，优选为1~20%，更优选为3~15%。
24、作为优选，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。
25、作为优选，在步骤1)中，所述碳基粉、粘结剂、水的混合质量比为60~80:1~30:10~30，优选为65~75:2~25:15~25。
26、作为优选，在步骤1)中，所述混合料的粒径为过200目不低于80%（优选为不低于85%）、过300目不低于60%（优选为不低于65%）。
27、作为优选，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。
28、作为优选，所述搅拌捏合为采用立式强力搅拌混合机、卧式强力搅拌混合机、斜卧式强力搅拌混合机中的一种进行。所述预挤压为采用立式螺旋挤压机、卧式螺旋挤压机、斜卧式螺旋挤压机中的一种进行。所述成型为采用平模制粒机、环模制粒机、螺旋挤压制粒机、圆盘制粒机、双辊式制粒机、压出式制粒机中的一种进行。
29、作为优选，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%。
30、作为优选，对碳粒进行干燥的设备为电热干燥机或风热干燥机。干燥方式为接触换热干燥或间接换热干燥。
31、作为优选，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。
32、作为优选，在步骤2)中，活化的温度为850~1100℃，优选为900~1000℃,。活化时间为1~8h，优选为2~6h。
33、作为优选，炭化采用的设备为平移推进的带式电加热炉或带式电加热和烟气燃烧混合式供热炉。活化采用的设备为斯列普活化炉。
34、根据本发明的第二种实施方案，提供一种制备碳基净化材料的系统：
35、一种制备碳基净化材料的系统或用于第一种实施方案所述制备方法的系统，该系统包括依次串联设置的磨粉装置、配料混合装置、强力混合装置、预挤压装置、成型造粒装置、干燥装置、带式炭化装置、预氧化改性装置、活化装置以及冷却筛分装置。
36、作为优选，在活化装置与冷却筛分装置之间还设置有深度氧化改性装置。
37、作为优选，该系统还包括有烟气焚烧装置以及余热锅炉。带式炭化装置及活化装置的烟气出口均通过烟气输送管道与烟气焚烧装置的进气口相连通。烟气焚烧装置的尾气出口通过第一尾气输送管道与干燥装置的热风入口相连通，烟气焚烧装置的尾气出口通过第二尾气输送管道与余热锅炉的进气口相连通。干燥装置的热风出口通过独立的热风管道分别与预氧化改性装置和深度氧化改性装置的进气口相连通。余热锅炉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、活化装置以及深度氧化改性装置的进气口相连通。
38、作为优选，余热锅炉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的蒸汽入口。
39、在本发明中，对烟气净化用碳基材料的配方进行了优化，主要为采用普通原煤粉（通常包含各类焦煤、兰炭、焦粉、烟煤、无烟煤等）搭配活性组分作为碳基粉料后参与造粒配料，具体为将普通原煤及活性组分按比例配好并预混合后经皮带送入磨粉设备磨至80%以上通过200目或60%以上通过300目，将原煤和活性组分进行初步混合后再磨粉成一定粒度，以便后续更容易进行均匀搅拌和后期的炭化形成强度、活化形成孔隙。所述活性组分包括但不限于部分高挥发分的优质年轻煤种（如高挥发分的褐煤）、或本身孔隙发达的碳粉（如解析塔筛下料活性炭粉、草灰等）、亦或其他造孔剂和扩孔剂等（如碳酸氢氨、硬脂酸等）。所述活性组分的添加量为原煤质量的0~30%（优选为1~20%，更优选为3~15%），进一步优选的是，其中优质年轻煤种的添加比例为占原煤质量的0~20%（优选1~15%，更优选为5~12%）；所述碳粉的添加比例为占原煤质量的0~30%（优选5~20%，更优选为5~15%）；所述造孔剂或扩孔剂的添加比例为占原煤质量的0~10%（优选2~8%，更优选为3~5%）。通过在原料中添加活性原料优化配煤方案来进而大大提高碳基净化材料产品的脱硫值。
40、在本发明中，根据目标碳基材料的制粒及指标需求，通过采用自动配料的方式对碳基粉、粘结剂、水配料混合后再依次送入强力混合设备进行搅拌捏合，并将搅拌均匀的一次混合物料送入预挤压设备进行预挤压处理，得到排掉部分空气、初步紧实化的二次混合料，最后将预挤压后的二次混合料送入成型设备制得成型料，即可得到碳粒。通过自动配料系统可以改进各原料落下进入搅拌设备的连续性，同时由设备自动控制出料可以实现相对精准的物料稳定配比，有益于生产的稳定和产品性能的稳定。通过强力混合设备可以实现煤粉混合料从进入搅拌到送到造粒全流程连续化和自动化，另外可以使得固态的煤粉、粘结剂和液态的水搅拌捏合得更均匀，进一步保障产品性能的稳定。通过预挤压工序可以将煤粉捏合物进行初步挤压紧实，排出捏合物内的空气，后续在造粒时有助于提高颗粒的紧实度和密度，减少气泡孔的出现。也就是说，本发明通过配合使用自动配料、强力混合和预挤压工序，可以极大提高造粒前工序段的连续化、自动化运行水平，同时提高混合物料的均匀性和紧实性，对后续产品性能的均匀性有明显优化效果。
41、进一步地，在本发明中，自动配料过程煤粉和粘结剂可分别直接进入混合设备、也可先配到一起再同时进入混合设备；水可通过流入喷洒或喷雾方式加入混合设备。所述的强力混合设备可为立式、卧式或斜放式的带搅拌桨叶混合机，优选立式强力混合机。所述预挤压设备可为立式、卧式或斜放式的螺旋挤压机，优选卧式螺旋挤压机。所述碳粒的外观可以为球型（包括椭圆球型）、圆柱型、矩块型、蜂窝型、无定型，优选球型或圆柱型。所述成型为采用平模造粒机、环模造粒机、螺旋挤压制粒机、圆盘制粒机、双辊式制粒机、压出式制粒机中的一种进行，碳粒的尺寸一般为3~15mm。
42、在本发明中，挤压成型得到的碳基材料成型料（即碳粒）含水率较高，整体较软，若直接进行炭化容易在炭化过程中碎裂，导致得率会偏低，同时高含水率的成型料直接炭化也会影响碳基材料的孔隙率和强度，导致碳基材料性能受到影响；另外碳基材料在炭化过程挥发出的水分和挥发分混合在一起后会降低炭化尾气的整体热值，从而难以稳定点燃，导致需要外加烧煤而造成能耗和成本增加。因此，本发明将成型的碳粒先通过皮带运输送入干燥设备中进行在线干燥处理，使其含水率降到一定范围，并使其强度得到一定提高，干燥后的尾气可送入氧化改性工序使用；当碳粒干燥达到一定含水率（如含水率低于8wt%）和一定强度之后再经皮带送入带式炭化炉，并在200～900℃环境下由低温到高温炭化反应一段时间（炭化终温优选为600~900℃，更优选为650~800℃；带式炭化过程炭化时间优选为20~180min），其产生的烟气可送入焚烧炉中进行在线燃烧，燃烧产生的尾气一部分供在线干燥工序使用，一部分进入余热锅炉换热产生蒸汽用，产生的蒸汽供活化和氧化改性工序使用或用于余热发电用。
43、进一步地，在本发明中，干燥设备可由电加热辅助设备，也可全由尾气直接换热的密封设备；干燥温度一般不高于300℃，可根据实际工况需求进行合理调节。带式炭化炉优选为卧式平移推进式电加热炉，通过高温带式炭化热处理，实现原煤等物质在高温下缩聚熔融反应，最终形成骨架高强的碳基材料，并形成一定的孔隙结构；使用带式炉进行相对静止状态下的炭化可以减少碳粒的磨损，提高炭化过程的得率；带式炉的温控和稳定性相比回转炉有大幅度的改进，有助于保障物料均匀炭化，减少性能波动；同时，在带式炭化炉中还可通过多层多列式布料方式，使得采用带式炉进行炭化可以极大的提高炭化的单机产能。
44、在本发明中，炭化后的碳粒在从炭化炉中排出的冷却过程中（包括冷却筒）可通过蒸汽复合含氧气进行氧化改性；炭化后的碳粒与水蒸汽和含氧气构成的改性混合气体在较高温度下发生反应可以提高碳基材料表面的特定含氧官能团，从而极大促进脱硝率的提高，同时保障其他指标合格；蒸汽的存在可以防止碳粒着火，同时水蒸气与碳在一定温度下也会发生化学反应而吸热，可以部分抵消氧化反应带来的温升，从而防止局部温度过高。通过预氧化改性处理，还可起到对碳粒材料的活化前期作用，使得进入活化工序后，碳粒材料可以快速进行深度活化，大大降低了活化周期，同时也能降低活化能耗，提高生产效率的同时，降低碳排放。
45、在现有技术中，制备活性炭虽然也有类似的氧化改性步骤，但其通入的气体中的氧含量均为固定的范围并且一般均只是在活化工序后进行。但是在实际工艺中，由于原料的变化、工艺条件的变化、气体组成的不同等等情况，采用固定范围氧含量的气体进行活性炭的氧化改性时，很难保证活性炭的改性效果。发明人经过大量实验，探究碳基净化材料进行氧化改性时影响碳基净化材料改性影响因子，发现通入混合气体中的氧气含量需要根据具体工艺进行调整。如果原料的变化、工艺条件的变化、气体组成的变化，必须根据实际工艺条件调整通入混合气体中氧气的含量，才能保证碳基净化材料的改性效果。发明人通过实验验证，得出通入混合气体中氧气的含量与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、改性混合气体的流速等直接相关，为了保证碳基净化材料的改性效果，需要综合考虑具体的工艺条件。本发明在结合具体工艺条件对控制通入混合气体中的氧气含量时，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对控制手段进行拟合，得出了结合具体工艺条件控制通入混合气体中的氧气含量的方法。
46、在本发明中，对碳基材料进行氧化改性（包括预氧化改性和深度氧化改性）时，如果通入混合气体中的氧气含量过高，会导致碳基材料容易与氧气反应剧烈而升温或着火；如果通入混合气体中的氧气含量过低，会导致难以达到氧化改性增加足够活性含氧官能团的目的，也就难以达到提高脱硝率的效果。因此，在碳基材料进行氧化改性时，需要严格通入混合气体中的氧气含量；而通入混合气体中的氧气含量并不是一个固定的范围值，而是应该根据具体的工艺条件进行计算。本技术发明人通过实验研究得出了具体控制通入混合气体中的氧气含量的方法。
47、在本发明中，当采用氧化改性工艺来对碳粒进行改性时，需要根据碳基材料所处的装置结构、环境温度、料层厚度进行拟合计算对碳粒进行氧化改性时改性混合气体的空速和氧含量，以使得碳粒能尽可能均匀氧化，且避免发生高温或燃烧情况，有效保障成品碳基材料的合格率和均匀性。
48、具体的，在本发明中，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：
49、v0= v2/( t*s) （1）。
50、设定改性混合气体中氧气的含量记为x0，%，则有：
51、 （2）
52、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。
53、在本发明的优选方案中，预氧化改性时采用的改性混合气体为蒸汽复合含氧气后的混合气体。需要说明的是，预氧化改性时采用的改性混合气体中也可以包含有含水空气和保护气。预氧化改性的位置一般在炭化出料冷却段，在该位置进行预氧化改性处理时，一般需要控制t1为200~600℃，t2为＜50℃。
54、在本发明中，完成预氧化改性的碳粒需加入到活化炉中进行活化处理，即向活化炉中的活化段通入一定量的蒸气，在850~1100℃（优选为900~1000℃）热环境下活化反应一段时间，碳粒在高温和蒸汽的环境中，通过水蒸气与固体碳的氧化反应作用对碳基材料颗粒具有显著的开孔和扩孔效果，碳基材料颗粒的微孔、比表面积、孔容急剧增加，提高了碳基材料的吸附性能。活化过程产生的烟气和炭化产生的烟气处理方式相同。
55、在本发明中，从活化炉中排出的碳粒可在继续冷却过程中（包括冷却筒）可进一步通过改性混合气体进行深度氧化改性，进一步提高碳粒的净化性能；深度氧化改性及初步冷却后的物料通过进一步冷却筛分后，得到成品，小颗粒粉状碎料返回原料磨粉再利用。也就是说，本发明通过在炭化出料冷却段、活化下料冷却段以及活化出料冷却段均进行氧化改性处理，得到脱硫脱硝性能高、强度性能稳定的烟气净化碳基净化材料产品。
56、需要说明的是，本发明进行深度氧化改性时是采用含水空气、水蒸汽、保护气及氧气等作为改性混合气体。具体的，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：
57、v1=( v 1 +v 2 +v 3)/( t*s) （3）。
58、设定改性混合气体中氧气的含量记为x1，%，则有：
59、 （4）
60、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温度，℃。 t为改性混合气体与碳粒料层垂直接触改性时间，min。
61、其中，需要说明的是，深度氧化改性的位置一般是在活化下料冷却段和出料冷却段进行，其中在活化下料冷却段进行深度氧化改性处理时，一般需要控制t1为400~900℃，t2为300~700℃。在活化出料冷却段进行深度氧化改性处理时，一般需要控制t1为200~700℃，t2为＜50℃。
62、在本发明中，在炭化后进行预氧化改性，炭化后的碳粒具有一定的高温，与水蒸汽含氧气构成的改性混合气体发生反应可以提高碳基材料表面的特定含氧官能团，而且生成的特定含氧官能团比较稳定，是碳基材料在脱硝反应过程的活性物质，且在后期高温活化热处理过程中大部分能够得以保留，从而极大促进成品脱硝率的提高；同时，通过预氧化改性处理，还可起到对碳粒材料的活化前期作用，使得进入活化工序后，碳粒材料可以快速进行深度活化，大大降低了活化周期，同时也能降低活化能耗，提高生产效率的同时，降低碳排放。
63、在本发明中，在活化后选择性地进行深度氧化改性，活化后的碳粒具有较高的温度，与水蒸汽和含氧气、含水空气、保护气等构成的改性混合气体发生反应可以提高碳基材料表面的特定含氧官能团，而生成的特定含氧官能团又是碳基材料在脱硝反应过程的活性物质，从而可以极大促进成品脱硝率的提高。
64、在本发明中，所述干燥装置、带式炭化装置、预氧化改性装置、活化装置优选为依次串联的带式结构或为一体成型的带式结构，带式炭化装置内部物料通道的宽度为0.3~10m，优选为0.5~8m，更优选为1~5m；带式炭化装置内部物料通道的高度为0.3~10m，优选为0.5~8m，更优选为0.8~6m。在本发明的系统中，将碳粒盛于带有通气孔的匣钵中后在依次进行干燥、炭化、氧化改性、活化及冷却等处理。匣钵可以沿横、纵、竖三向多排、多列堆叠设置，进而大大提高碳粒的单机处理效率。
65、与现有技术相比较，本发明的有益技术效果如下所述：
66、1：本发明通过在原料混料阶段配入活性原料，可有助于提高最终产品的孔隙结构，从而实现脱硫值的提升，而且从源头加入活性原料进行磨粉简单实用，易于工业化应用。
67、2：本发明通过配合使用自动配料、强力混合和预挤压机制，可以极大提高造粒前工序段的连续化、自动化运行水平，同时提高混合物料的均匀性和紧实性，对后续产品性能的均匀性有明显优化效果。
68、3：本发明通过在对成型料进行在线干燥后再采用带式炉进行炭化，可以提高炭化工序的得率、单机产能、炭化尾气的热值和产品强度性能稳定性，利用炭化、活化烟气焚烧后的尾气进行干燥或集中用于锅炉换热产蒸汽和进一步余热发电用都可提高尾气余热利用效率，同时可进一步提高碳基材料产品质量的均匀性，并降低生产成本。
69、4：本发明通过在炭化炉冷却段对碳粒进行预氧化改性、活化炉冷却段及出料段及冷却筒内对碳粒进行深度氧化改性，可以充分利用碳粒的余热，同时提高产品的脱硫脱硝率，并对炭化炉装置、活化炉装置、冷却筒装置的升级和改动较小，易于工业化应用。同时，氧化改性所使用的空气可来自在线干燥后的尾气，所需的蒸汽可来自余热锅炉所产蒸汽，可实现气流热流的循环利用，提高了能源和资源利用效率。
70、5：本发明的方法及系统还具有设备自动运行水平高、单机产能大、生产效率高、余热利用效率高、经济效益、环境效益和社会效益显著等优点。
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%；
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。
