淨化氣體的方法和設備的製作方法
2023-10-05 16:29:14 1
專利名稱：淨化氣體的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種淨化含有受熱可分解成分氣體的方法，由此可加熱分解這些受熱可分解成分。
所謂受熱可分解成分主要是指通常散發一股難聞氣味的揮發性有機成分。這些成分的實例是芳香族或脂肪族的化合物。
由於分解的緣故，這些可分解成分被分解成無害的最終產物。
特別地，本發明涉及一種分解受熱可分解成分的方法，尤其是摻雜在氣體中的揮發性有機成分，通過引導這些氣體穿過一種由能承受分解溫度的微粒組成的熱交換介質，由此這些氣體在上述熱交換介質中被加熱到分解成分的分解溫度。這些氣體可從有機廢物的乾燥和/或燃燒中獲得，並且可能主要由水蒸汽組成。
在上面提及類型的一種已知方法中，通過一種由陶瓷環組成的固定熱交換介質把氣體向下輸送，在每個陶瓷環內部都裝有一個熱電阻。
在這種已知方法中，熱交換介質汙染得相當快，因此必須頻繁地更換熱交換介質。
這種已知方法不能用於潮溼氣體。
本發明的目的是一種分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的方法，藉助於一種良好的熱交換，熱交換介質不必頻繁更換，並且這種方法還可用於潮溼氣體。
按照本發明，就可達到本目的熱交換介質被連續地環繞輸送，並因此把熱交換介質從第一區中帶出，在第一區中熱交換介質加熱氣體，而後又被帶向第二區，在第二區中熱交換介質被加熱，這種加熱至少部分通過可分解成分和/或其分解產物的燃燒廢氣，並且通過被該燃燒進一步加熱的氣體殘餘部分來完成，該燃燒主要發生在位於這些區域之間的一個燃燒區內。
氣體流過的熱交換介質的環繞輸送可以從US-A-2.636.575中得以了解，但熱交換介質是一種主要用於在最上部區域乾燥空氣的吸收劑，反過來在最底部區域，用一個燃燒器加熱的其他氣體乾燥該吸收劑。值得一提的是吸收劑可以是一種催化劑，因此在這種情況下一種催化反應發生在最上部區域，而且在最底部區域催化劑吸收的反應物和生成物將其淨化。
按照本發明的一個特殊實施例，外部熱值可提供給燃燒區。
在第一和第二區中，舉例來說由於重力作用熱交換介質向下穿移。
最好以彎曲方式引導氣體穿過熱交換介質，用這種方式可使氣體數次穿過上述熱交換介質。
合適的熱交換介質是一種粒狀物質。
本發明還涉及一種特別適合於實現根據任何一種上述實施例的方法的設備。
本發明還涉及一種用加熱來分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的設備，其特徵在於它包括一個塔，該塔含有一個底端的頂端封閉並配置開口的內套筒；一個安裝在這個內套筒周圍的第二套筒；一種由微粒組成的介於這兩個套筒之間的熱交換介質；在塔的底部收集這些熱交換介質並將其輸送回位於塔頂部的上述兩個套筒之間的裝置；以及在底部穿過第二套筒引入氣體並且在頂部穿過第二套筒排出氣體的裝置。
按照本發明的一個具體實施例，第二套筒也配置了開口，並且塔含有一個包圍在該第二套筒周圍的外套筒，在第二套筒和外套筒之間的空間內設置了間隔層，將上述空間分隔成依次摞在一起的幾個空腔，經由第二套筒上的開口這些空腔與第二套筒和內套筒之間的空間相連通，並且導入氣體和排出氣體的裝置包括一個與位於底部的空腔相連通的進入口和一個與位於頂部的空腔相連通的排出口。
實際上，該設備包括為進入口和排出口之間的氣體從外部提供熱值的裝置，或是以熱氣體的形式，或是以注射燃料的形式。
為了更好闡述本發明的特徵，下面按照本發明提供的分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的一種方法和設備所對應的優選實施例，只是作為一個例子描述，無論如何不是作為限制，隨同參考資料相伴隨的圖紙，如下所示
圖1是按照本發明提供的一臺分解受熱可分解成分的設備的一個截面示意圖；圖2是按照圖1中的線II-II截取的一個截面視圖；圖3是圖1中由F3指示的局部放大比例詳細視圖。
如圖所示，分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的設備包括一個主要由三個直立的同軸套筒2，3和4組成的塔1，這三個套筒形成了兩端為圓錐體的圓柱體。
內套筒2在頂部和底部是封閉的，並且在它的圓柱部分配置了開口5。
隔板6把該套筒2內部的空間分成頂腔7和底腔8。
如詳細視圖3中所示，該套筒2可以用空心耐火石9做成，在耐火石的彎曲壁上開有窗口10，連同耐火石的內腔11構成了上面提及的孔道5。
第二個，換句話說最當中的套筒3在其圓柱部分也配置了孔道12，並且套筒3可用相同的耐火石9按與內套筒2相同的方式做成。
外套筒4是一道實心牆壁，例如可用加氣水泥做成。
這些套筒3和4的圓錐體外部在其端部如塔1的頂部和底部是開口的，它們與內套筒2和第二套筒3之間形成的空間15相連通，分別構成進入口13和排出口14。
第二套筒3和外套筒4之間的空間被環形間隔層16分隔成三個依次摞在一起的環形空腔，即底腔17，中部腔18和頂腔19。
如果在環形間隔層16的位置第二腔3是由空心石頭9構成的，用實心石頭代替這部分空心石頭9以便防止空腔17，18和19相互通過套筒3直接連通。
內套筒2和第二套筒3之間的空間沒有斷開，但在其中填滿一種由微粒組成的粒狀物質形式的熱交換介質，這些微粒能承受氣體中的揮發性有機成分分解時所要求的溫度，尤其是能承受800至900℃的溫度。為了清楚的緣故，這種粒狀物質在圖3中沒有畫出。
合適的微粒是能容易地吸收和釋放熱量的微粒，像燒結粘土、鋁酸鹽，例如鋁酸鈣或一種含有鋁酸鹽的混合物。
這些微粒不但確保一種良好的熱交換，而且它們還可能具有催化作用。
這些氣體，從有機廢物的於燥和/或燃燒中獲得，例如取自一個廢物處理裝置，並且主要由水蒸汽組成，還摻雜著通常是有害的揮發性受熱可分解有機成分，可以通過安裝在進氣口20處的風扇21，經由與底腔17相連通的進氣口20，並穿過外套筒4來提供。
進氣口20連通著一條給氣體輸送熱空氣的管道22。
氣體通過排氣口23從頂腔19排出，排氣口23從外套筒4延伸出來並且也裝有一個風扇21。
熱值或熱量可通過安裝在中部腔18中的環形氣體管道24輸送給粒狀物質，中部腔18配置有開口並且與安裝在外套筒4外面的外部燃燒器25相連通。
外套筒4還被外殼26包圍，並通過上面提到的進入口13和20以及排出口14和23延伸。
在粒狀物質的排出口14以下裝有一根排出螺杆27，並且在粒狀物質的進入口13以上裝有一根進料螺杆28。為了把粒狀物質從一根螺杆輸送到另一根螺杆，在排出螺杆27和進料螺杆28之間裝有一臺提升機29。
把一定數量的熱空氣，最好達到氣體體積的10％，通過管道22添加到氣體中去，以便為受熱可分解成分和/或其分解產物的燃燒提供足夠的氧氣，同時也有助於通過氣體管道24注入氣體的可能性燃燒。
該空氣最好具有650℃以上的溫度，它也能為氣體提供預熱，而且，如果這些氣體中含有水蒸汽，降低該水蒸汽飽和溫度並以這種方式防止冷凝。
氣體淨化的原理，或者換句話說可分解成分分解成無害最終產物，包括造成粒狀物質循環運動，並引導氣體相對於該粒狀物質的向下流動做相反方向的流動，由此氣體數次穿過粒狀物質。
由於內套筒2和第二套筒3分別配置有開口5，12，使這種穿過成為可能。
在正常情況下，氣體在粒狀物質的第一最底部區域30被粒狀物質加熱，而在第二最頂部區域31該粒狀物質被加熱，該加熱一方面是通過揮發性有機成分和/或其分解產物燃燒或高溫分解產生的廢氣，另一方面是通過經由管道24引入區域30和31之間的燃燒區32內的外燃燒器25產生的廢氣來完成。
這些氣體，介於150至200℃的溫度，經由進氣口20和底腔17並穿過第二套筒3被吹入最底部區域31。
如箭頭所指，這些氣體的絕大部分流經粒狀物質並穿過在最底部的空腔8的內套筒2，由此這些氣體被加熱。
氣體被隔板6擋住，結果又流過區域31到達套筒3和4之間的中部腔18，在那裡它們被粒狀物質進一步加熱。
在上述氣體加熱過程中，至少一部分可分解成分通常已經開始分解成氣態的分解產物，這些分解產物還可進一步受熱分解或燃燒。
該中部腔18和經由第二套筒3上的孔道12與它相連的粒狀物質的部分構成了燃燒區32。在該燃燒區32中，可分解成分和/或其分解產物將進一步發生分解，並且特別是氣態分解產物燃燒生成無害最終產物，尤其是CO2、H2和O2。在該燃燒區32中，外燃燒器25的廢氣還可能進一步燃燒。
在燃燒區32中氣體的溫度可升高100℃以上，達到800至900℃甚至更高。
根據一種變形，無論普通受熱氣體還是純淨氣體，例如氣態燃料，都可通過氣體管道24提供，從而代替廢氣。
由於通過氣體管道24向燃燒區32中的氣體注入，會產生一個相對於大氣壓值小於5％的額外壓力，並且把這些氣體擴散到其它氣體中去。這樣，就可以阻止氧化氮的生成。
在中部腔18的頂部，熱氣體又一次徑向流過粒狀物質，即最頂部區域31，由此進入空腔7，在那裡氣體加熱粒狀物質。
由於在氣體排出口23處的風扇21並且因為空腔7的頂部是封閉的，多數淨化過的氣體流動，與排出口23的位置相對，沿徑向從空腔7向外穿過粒狀物質，以便它們進一步加熱粒狀物質。
這些氣體通過頂腔19和排出口23排出，並且使塔1的溫度在150℃以上。
在氣體循環過程中，粒狀物質被環繞輸送。該物質由於重力作用在內套筒2和第二套筒3之間的空間15內連續下降。
在底部，冷卻後的粒狀物質被收集在排出螺杆27上。這些物質經由進料螺杆28上的提升機29提升，然後由該進料螺杆輸送到空間15的頂部。
粒狀物質和氣體間的熱交換非常完全，並且藉助於受熱可分解成分的分解或燃燒完成的氣體淨化可以用一種很經濟的方式來實現。
儘管粒狀物質在很大程度上得以自淨化，但它還可以在循環過程中經過塔1外部時得以進一步淨化。在淨化過程中，該粒狀物質可能部分或全部被新物質代替。
在塔1中，粒狀物質可以做為一個過濾層，用來阻擋可能摻雜在氣流中的固體微粒，氣體的流速最好低於1.5米/秒。在粒狀物質的淨化過程中，這些固體微粒可以通過排出螺杆27排除。
一些成分，例如金屬，在淨化過程中被釋放出來，尤其是銅，當粒狀物質冷卻時會沉積在粒狀物質的微粒上。當粒狀物質移動時，由於微粒之間的相互磨擦，微粒上的沉積物會除去。
本方法可用於潮溼氣體，但不一定要求這些氣體主要由水蒸汽組成。
粒狀物質的循環不一定要通過提升機來進行。舉例來說它也可通過螺杆或類似機構來進行。
氣體的流動也不一定要通過兩個風扇來引起。它也可以用單個風扇或用一個或多個抽風機來引起。
按照需求從外界向燃燒區中添加熱值。這沒有排除，一旦起動工作結束，當氣體中的有機成分的分解或燃燒提供足夠的熱量來維持分解進行時，就不再需要這些添加熱值。
本發明決不局限於在伴隨圖紙中展示的上述實施例；相反，如下面權利要求項中所描述的，這樣一種方法和設備可以做成各種變形而保留在本發明範圍內。
權利要求
1.一種分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的方法，這些氣體被引導穿過一種由微粒組成的能承受分解溫度的熱交換介質，並且這些氣體在上述熱交換介質中被加熱到可分解成分的分解溫度，其特徵在於熱交換介質被連續環繞輸送，並且因此從一個第一區域(30)輸送出來，在區域(30)內該熱交換介質加熱氣體，然後又被輸送進一個第二區域(31)，在區域(31)中熱交換介質被加熱，這種加熱至少部分通過可分解成分和/或其分解產物的燃燒廢氣並且通過被該燃燒進一步加熱的氣體殘餘部分來完成，該燃燒主要發生在位於這些區域(30和31)之間的一個燃燒區(32)內。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於氣體中的受熱可分解成分是揮發性有機成分，並且燃燒區(32)中的氣體加熱到800℃或更高。
3.按照權利要求1或2中任一項所述的方法，其特徵在於在氣體到達燃燒區(32)以前，要向這些氣體輸送空氣。
4.按照權利要求3所述的方法，其特徵在於輸送的空氣溫度要超過650℃。
5.按照權利要求3或4所述的方法，其特徵在於給氣體添加達到氣體體積10％的空氣。
6.按照上述任何一項權利要求所述的方法，其特徵在於從外界向燃燒區(32)中添加熱值。
7.按照上述任何一項權利要求所述的方法，其特徵在於在燃燒區中產生一個相對於大氣壓值小於5％的額外壓力。
8.按照上述任何一項權利要求所述的方法，其特徵在於；在第一和第二區(30和31)中，由於重力作用熱交換介質向下移動，並且以彎曲方式引導氣體穿過熱交換介質，以便使它們數次穿過上述熱交換介質。
9.按照上述任何一項權利要求所述的方法，其特徵在於一種粒狀物質用作熱交換介質。
10.按照上述權利要求所述的方法，其特徵在於下列材料的一種可用作粒狀物質粘土，鋁酸鹽和一種含有鋁酸鹽的混合物。
11.一種加熱分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的設備，其特徵在於包括一個塔(1)，該塔(1)含有一個在頂部和底部封閉並配置開口(5)的內套筒(2)；一個安裝在這個內套筒(2)周圍的第二套筒(3)；一種由微粒組成的介於這兩個套筒(2和3)之間的熱交換介質；在塔(1)的底部收集這些熱交換介質並將其輸送回位於塔(1)頂部的這兩個套筒(2和3)之間的裝置(27-28-29)；以及在底部穿過第二套筒(3)引入氣體並且在頂部穿過第二套筒(3)排出氣體的裝置(20-21-23)。
12.按照權利要求11所述的設備，其特徵在於第二套筒(3)也配置有開口(12)，並且塔(1)含有一個包圍在該第二套筒(3)周圍的外套筒(4)，在第二套筒(3)和外套筒(4)之間的空間(15)內設置了一些間隔層(16)，將上述空間(15)分隔成依次摞在一起的空腔(17-18-19)，經由第二套筒(3)上的開口(12)這些空腔(17-18-19)與第二套筒(3)和內套筒(2)之間的空間(15)相連通，並且導入氣體和將其排出的裝置(20-21-23)包括一個與位於底部的空腔(17)相連通的氣體進入口(20)和一個與位於頂部的空腔(19)相連通的氣體排出口(23)。
13.按照權利要求12所述的設備，其特徵在於至少用一塊隔板(6)將內套筒(2)內部的空間分成一個頂腔(7)和一個底腔(8)。
14.按照權利要求10至13中的任一項所述的設備，其特徵在於包含為氣體進入口(20)和氣體排出口(23)之間的氣體從外界輸送熱值的裝置(24-25)。
15.按照權利要求12至14中的任一項所述的設備，其特徵在於為氣體添加熱值的裝置(24-25)包括一條安裝在由第二套筒(3)和外套筒(4)形成的中部腔(18)內的氣體管道(24)。
全文摘要
一種分解摻雜在氣體中的受熱可分解成分的方法，這些氣體被引導穿過一種由微粒組成的能承受分解溫度的熱交換介質，並且這些氣體在上述熱交換介質中被加熱到可分解成分的分解溫度，其特徵在於熱交換介質被連續環繞輸送，並且因此從一個第一區域(30)輸送出來，在區域(30)內該熱交換介質加熱氣體，然後又被輸送進一個第二區域(31)，在區域(31)中熱交換介質被加熱，這種加熱至少部分通過可分解成分和/或其分解產物的燃燒廢氣並且通過被該燃燒進一步加熱的氣體殘餘部分來完成，該燃燒主要發生在位於這些區域(30和31)之間的一個燃燒區(32)內。
文檔編號B01D53/34GK1168108SQ96191488
公開日1997年12月17日 申請日期1996年1月16日 優先權日1995年1月17日
發明者何塞·奧默·阿諾爾德·德·門克 申請人:Danis集團有限公司, 諾伯特·德魯威爾