帶有分配翼的轉動的再生氧化器的製作方法
2023-05-02 06:23:51 1
專利名稱：帶有分配翼的轉動的再生氧化器的製作方法
技術領域：
本發明涉及再生氧化器，尤其是再生熱力氧化器和再生催化劑氧化器，在該再生氧化器內中安置了一個分離器，其中，在這種分離器的圓筒中央有一個所謂轉子轉動著，以便持續地把廢氣例如揮發性有機化合物(V.O.C)和臭氣去除掉。
去除包含揮發性有機化合物和臭氣在內的廢氣之常規方法，是物理-化學方法，即濃縮法、氧化法、吸收法以及溼洗法。最近也發展出了利用微生物的生物處理方法。但應用生物處理方法來處理高濃度的揮發性有機化合物和臭氣時，卻有些技術困難。所以，催化劑氧化法或溼洗法就用得更普遍。
一般來說，再生催化劑氧化器方法用得廣泛，因為這些方法比起直接的熱力氧化器方法能在較低的溫度下去除汙染物，因而更節省能量。但通常所用的再生催化劑氧化器方法，是阻尼型的氧化器方法，它採用定時器來反覆地吸收和排放揮發性有機化合物。
因此，現有技術的再生催化劑氧化器如圖1a所示，具有處理揮發性有機化合物的阻尼器D2與D4，它們分別被用作入口與出口，並被安置在再生氧化器的下部部分，而燃燒室30被安置在上部部分中。加熱介質層10與催化劑層20，它們是從氧化了的氣體重新獲得熱量的，被安置在再生氧化器之內。
在如上所述的再生催化劑氧化器中，揮發性有機化合物被穿過阻尼器D2而引入再生氧化器中，在其中，當揮發性有機化合物穿過加熱介質層10和催化劑層20時，就被預加熱。接著，預加熱了的揮發性有機化合物在燃燒室中被去除。已淨化的高溫氣體穿過安置在再生氧化器另一側上的催化劑層20和加熱介質層10，在催化劑層中經受第二次氧化，並被經過阻尼器D4而被排放到大氣中，從而熱量就被轉移到加熱介質層。上述過程是由安置在再生氧化器之內的定時器所控制的，該定時器根據固定的時間間歇而逆轉流動方向，從而改變流入層和流出層的作用。
換言之，圖1a中所示的阻尼器D2與D4以及D1與D3是周期性地關閉和打開的。因此，入口就變為出口，反之亦然。雖然圖1a只顯示了再生催化劑氧化器，但再生熱力氧化器也是以同樣方式操作的，且也是受定時器控制的。
然而，當在再生熱力氧化器的每個周期之後開啟阻尼器時，留在加熱介質層與已關閉的阻尼器之間的未經處理的殘餘揮發性有機化合物氣體，在阻尼器D1打開時，就被排放到大氣中。
另外，在開啟阻尼器時，加熱介質層和催化劑層的溫度降低，使得燃燒器再度加熱，達到合乎要求的必須溫度。另外，揮發性有機化合物氣體，它們還未達到氧化所要求的溫度，就被未經處理地排放到大氣中了。
已經有人在這個領域做了大量研究，以便解決這個問題。最有代表性的方法，在US 5562442號和US 5967771號中說明了。
US 5562442號公開了一種再生熱力氧化器，它由下方、中央和上方各部分組成，這些部分由壁狀隔板劃分開，其中，在下部部分中安置了轉子。該轉子由上部板組件、小孔板組件以及下部固定表面構成。小孔板轉動得抵靠著使用輥組件的上部板組件，該輥組件由上部與下部的套筒所固定。
在操作中，閥體部轉動並接納來自入口的氣體，並經過一些小孔而把來自入口的氣體引向氧化器的其餘部分。然後，處理過的氣體經過小孔而被轉動的閥體部所接納。轉動的閥體部在轉動時由對應於下部固定表面以及上部組件的調節組件所支承。
但小孔板組件是對著組件的底板水平地轉動的。因此，就需要大的密封覆蓋面積，並涉及複雜因素，還可能出現機械故障。所以，就不可能完全密封，並會增加製造成本。
US 5967771號公開了一種轉動的再生氧化器，它包括兩個以上加熱介質層和催化劑層，並包括一件式轉動元件，該元件豎直地安置在再生氧化器中央，並在內部被區分為3個包含了區分板的分離的通道。包括了區分板的轉動元件，像一件式流動分配器那樣轉動。
在操作中，氣體從入口經過轉動元件而流入艙室的入口區，並流經加熱介質層的入口部分。已淨化氣體被推得經過加熱介質層的另一個部分，然後去往出口。
在轉動時，由於轉動元件和區分板是對著加熱介質層10的支承部分水平地轉動的，就需要對3個分離的通道艙室與一件式轉動元件之間的區域，以及對上部區分板與加熱介質層的底部之間的區域，進行密封。
另外，轉動元件和3個分離通道艙室要求大的剖面密封面積，這樣會導致成本增加，且會出現如US 5562442號一樣的密封問題。
按照本發明的一個推薦構造實施例而採用的再生氧化器，上述缺點就會被克服，在其中，一個分離器被安置在再生氧化器的外殼之內，從而，該分離器的中央轉動，以便持續地去除廢氣例如揮發性有機化合物和臭氣。
因此，本發明提供一種新穎的再生熱力氧化器，在該氧化器中，揮發性有機化合物氣體穿過以陶瓷材料包封的加熱介質層，並在燃燒室中被氧化。
本發明還提供一種新穎的再生催化劑氧化器，在該氧化器中，催化劑層被添加到上面提到的再生熱力氧化器的加熱介質層上，能使揮發性有機化合物氣體以較低的溫度被氧化。
現在，以舉例的方式，參照
本發明，在這些附圖中圖2是本發明的再生氧化器的筒略透視圖；圖3是沿著圖2中線段A-A截取繪成的簡略剖視圖；圖4是分離器和轉子的簡略透視圖；圖5a與5b是分別沿著圖3中線段B-B與C-C繪成的簡略剖視圖；圖6a與6b顯示裝配了彈簧裝置和O形環以便防止流入與流出的氣體混合的分配區。
在各幅圖紙中，各個標號所代表的是1為再生氧化器、1a為入口管子、1b為出口管子、2為入口室、3為出口室、10為加熱介質層、20為催化劑層、30為燃燒室、31為燃燒器、100為分離器、101為外壁、110為分配圓筒、111為圓筒孔、112為上軸承、113為下軸承、120為隔離板、200為轉子、210為分配翼、220為轉子圓筒、221為上出口孔、222為下出口孔、230為上軸、240為下軸、250為轉子罩、251為出口開口、252為豎直隔板、253為清洗區段、300為驅動系統、301為齒輪電動機、302為減速器、303為齒輪、510為清洗氣體供應管路、520為彈簧裝置、530為新鮮空氣清洗器、540為密封裝置(O形環)以及550為分離器內壁。
雖然對再生催化劑氧化器和再生熱力氧化器都適用，但為了方便起見，所說明的各個實施例還是以再生催化劑氧化器為基礎。
因此，在整個本說明書中，術語「再生氧化器」指的是再生熱力氧化器和/或再生催化劑氧化器。
圖2所示筒狀再生氧化器1，包括管子1a，它作為入口用以處理廢氣例如揮發性有機化合物和臭氣的；加熱介質層10，它環繞地安置在再生氧化器1的外殼之內；催化劑層20，它環繞地安置在加熱介質層上方；燃燒室30，它裝配了使氣體在那兒發生燃燒的燃燒器31或電加熱器；分配圓筒110，它安置在外殼中央；以及分離器100，它具有圓筒孔111，該孔圍繞著帶有隔離板120的分配圓筒，這些隔離板防止廢氣與已淨化氣體混合。
加熱介質層中的載體，可以由一種或多種陶瓷材料(蜂巢狀的或鞍狀的)、金屬模板即金屬板構成，這要依特定用途而定。
催化劑層可以填充上一種催化劑例如Pt/TiO2、錳、氧化鉻、鹼金屬、鋁、精密的金屬或者其合成物。
圖4中所示的分離器100，包括與氧化器的內壁相配合的筒狀外壁101，以及被隔離板120按相同間隔而隔成的多個小艙。分離器中的小艙具有扇形形狀，因為外圓筒的圓周與分配圓筒110的圓周有差別。分離器的上部部分與加熱介質層相接觸，且下部部分被入口室2及出口室3所隔離。
圓筒孔111根據轉子的轉動位置用作入口或出口，且它在與轉子200的上軸230相連接的內部中央中具有上軸承112。也就是說，上軸承112連接著轉子200的上軸230，且下軸240在出口室3的底部連接著下軸承(圖中未顯示)，以便能用驅動系統300而轉動。
轉子200安置在分配圓筒110之內，該轉子包括下列部件轉子圓筒220，它具有多個分配翼210，這些分配翼圍著周邊的間隔是相等的；轉子罩250，它圍著那些分配翼，並具有一個收集已淨化氣體的孔；出口孔222，它連接著出口管子1b；以及驅動系統300，它使轉子按特定速度轉動。
轉子200由分配翼210、上出口孔221以及下出口孔222構成。轉子罩250豎直地罩著那些分配翼210的大約一半，同時罩著分配翼210的底下的那一半。換言之，轉子罩250罩著那些分配翼210的周邊的約1/4。分配翼210頂上的那一半被安置在分配圓筒110之內。因此，具有分配翼的下部部分，就成了供廢氣所用的入口，而上出口孔221則成了已淨化氣體所用的出口。
分配翼210在轉子的上部部分上沿著周邊被安置得間隔相等，且如上文所提到的那樣，轉子罩210罩著分配翼的大約一半。一塊下部的板(圖中未顯示)，用作密封件，被定位得在轉子的下部部分中與轉子圓筒相垂直。因此，就能防止廢氣與已淨化氣體相混合。
出口開口251位於轉子罩250中，它與分離器100交迭而使已淨化氣體可以按常規排放，並防止廢氣與已淨化氣體在穿過上出口孔221之前混合起來。廢氣被引導處的分離器100的下部部分，被密封裝置540分隔地密封，以便與轉子罩250完全密封開。
在圖5b所示的出口開口251的另一側上，有著轉子罩的一塊豎直隔板252，它防止廢氣與已淨化氣體在圓筒孔111中混合，同時，廢氣與已淨化氣體被持續地引入和排出。豎直隔板252比分配圓筒中周邊上打穿的圓筒孔的寬度要寬闊一些。該隔板根據轉子的轉動而打開和關閉圓筒孔。
在一個推薦實施例中，有一個清洗區段253，該區段被安置在流入分配區和流出區之間的轉子之內。
在另一個推薦實施例中，可採用物理的、氣動的或液動的裝置，對分離器內壁550的表面與分配翼210之間的間隙加以密封，以防止廢氣與已淨化氣體混合，如圖6所示那樣。密封材料例如高張力的特氟綸(Teflon)，以及彈簧裝置，均可安裝在如圖6a所示的這個間隙中。為了加強對轉子200和分離器110的內表面的密封，也可採用一個密封裝置540，例如採用O形環。如圖6b所示，該O形環被安裝在轉子200的上部部分、轉子罩250的下部部分以及出口開口251的底部中。
驅動系統300由齒輪303和減速器302構成，從而轉子與該驅動系統之間的連接裝置就可以是傳動鏈或傳動帶。
在操作中，以及按照圖3，廢氣被經由入口管子1a而引入。這些氣體流入安置在再生氧化器1的轉子200中，並被分配翼210分配給分離器100。
因此，大約一半的分配翼就成了入口，而另一半則成了出口。通過轉子200的轉動，被安置在分離器100中央的圓筒孔111，就依據轉動位置而充當了廢氣所用的入口或者已淨化氣體所用的出口。
被引入分配翼中而未被轉子罩罩住的廢氣，逐步穿過分離器100、加熱介質層10以及催化劑層20，並最終在燃燒室中被氧化。已淨化氣體在氧化器的相反的一側，逐步穿過催化劑層20、加熱介質層10以及分離器100。然後，已淨化氣體穿過轉子200的出口開口251以及上出口孔221，並被引向轉子圓筒220的內部部分。這些氣體穿過下出口孔222，並經由出口管子1b而被排放到大氣中。
包含揮發性有機化合物和臭氣的廢氣，流經安置在分離器100中央的分配圓筒110的筒狀孔111，並被分配到被分離器100所劃分的那個區域裡。然後，這些氣體流向加熱介質層10和催化劑層20。流入的氣體吸收來自已淨化氣體的熱量，並穿過預加熱了的加熱介質層10和催化劑層20，然後，被燃燒器31或電加熱器在200-400℃的溫度下以最小的熱量而氧化。
在沒有催化劑層，例如在再生熱力氧化器的情況下，燃燒室的溫度可以保持為760-850℃。
已淨化氣體由於加熱介質層10散熱而穿過該層，從而升高了加熱介質層的溫度。這些氣體經過圓筒孔111以及安置在轉子圓筒220中的上出口孔221和下出口孔222。然後，已淨化氣體流向出口室3，並通過出口管子1b而被排放。
轉子200被藉助於控制裝置例如變極器而被齒輪電動機301和調節器302以某種速度驅動。如上所述，氣體的流入和流出，由轉子調節，且加熱介質層和催化劑層的功能是根據轉子的位置而逆轉的。因此，針對每一種定位的加熱介質層和催化劑層的恆定溫度就能保持，使得廢氣能被預加熱，且能以最小的熱量被氧化。
圖5a所示出口開口251的每一側上的轉子罩250的豎直隔板部分252，防止廢氣與已淨化氣體相混合，同時，廢氣與已淨化氣體被持續地引入和排放。
由於豎直隔板部分252比分配圓筒的周邊中穿成的圓筒孔的寬度更寬闊，該部分就根據轉子的轉動而打開和關閉圓筒孔。如果廢氣被引入由隔離板所劃分的分離器的小艙中，且已淨化氣體被從鄰接的小艙中排放出來，那麼，就會防止圓筒孔被這兩種小艙分享。當氣體的引入或排放完成時，處理過程就繼續到下一個步驟，因而就避免了廢氣與已淨化氣體相混合。
根據顯示了入口室2的剖面的圖5b來看，廢氣流入而經過分配翼210，但並不被轉子罩250罩住，且被引入轉子圓筒220的上出口孔221中的已淨化氣體，是在轉子圓筒220之內流動的和經過下排放孔222排放的。這些氣體經過安置在排放室3中的出口管子而被排放到大氣中。
另外，使轉子罩250與轉子圓筒220相隔離的下隔離板(圖5b中未顯示)，防止了廢氣與已淨化氣體相混合。
如圖5所示，本發明是根據轉子罩250而加以說明的，該轉子罩裡面具有分配翼210，但轉子罩250沒有分配翼也能以相似方式起作用。
考慮到轉子的轉動方向，在豎直隔板252的另一側安置了一個清洗區段253。當廢氣被根據轉子200的轉動而引入由隔離板120所劃分的扇形類型分離器小艙時，且已淨化氣體正在經過分離器的同一側時，停留在加熱介質層10和催化劑層20中的廢氣，就能與已淨化氣體一起經過圓筒孔111而被排放進大氣中。為了防止這種情況，就要有一個清洗器用於這個迭交區段。
一條清洗氣體供應管路510加裝到了圖6所示的分配翼210中。周圍空氣或已淨化氣體能被用作清洗氣體，由這種扇形小艙供應。採用清洗氣體的目的，是為了把加熱介質層10和催化劑層20中未經處理的廢氣向下吹往燃燒室30，同時轉子200也規則地轉動。然後，清洗氣體被作為已淨化氣體經過出口分配板而排放。
儘管廢氣反覆流入及已淨化氣體反覆排放是由轉子200和分配翼210的轉動所執行的，但流入區和流出區卻在圓筒孔111處重疊，導致氣體混合。這樣，豎直隔板252就被用來避免這種混合。
對於分離器內壁的表面與分配翼210之間的間隙，可以如圖6所示那樣進行密封，以便防止廢氣與已淨化氣體相混合。密封位置顯示於圖6a與6b中了。
如上所述，本發明提供一種新穎的再生氧化器，它具有安置在外殼中的轉子，能使廢氣完全被淨化，且能進行持續而有效率的操作。另外，通過控制廢氣的流動方向，所利用的轉子的恆定溫度，就能在加熱介質層和催化劑層中得到保持，因而節省能量。
權利要求
1.一種用於從廢氣中去除汙染物的再生氧化器，包括長的外殼，它具有入口管子和出口管子；加熱介質層，它沿著周邊安置在外殼之內；裝配了燃燒器或電加熱器的燃燒室；分配圓筒，它安置在外殼中央；分離器，它與加熱介質層以及被入口室所隔離的下部部分相接觸；以及安置在分配圓筒之內的轉子。
2.根據權利要求1所述的再生氧化器，其特徵在於催化劑層被沿著周邊安置在加熱介質層上方。
3.根據權利要求1所述的再生氧化器，其特徵在於分離器包括一層圓筒外壁，該外壁與外殼的內壁相配合，並被隔離板劃分成多個小艙。
4.根據權利要求1所述的再生氧化器，其特徵在於轉子包括具有多個分配翼的轉子圓筒、圍繞著分配翼的轉子罩以及與出口管子相連接的出口孔。
5.根據權利要求4所述的再生氧化器，其特徵在於具有上出口孔與下出口孔的分配翼，被安置得在轉子的上部部分中沿著周邊間隔相等，且大約一半上述分配翼被轉子罩罩住。
6.根據權利要求1所述的再生氧化器，其特徵在於一個分離清洗部分被安置在流入分配區與流出區之間的轉子之內。
7.根據權利要求1所述的再生氧化器，其特徵在於一塊豎直隔板被安置在清洗部分另一側上的轉子之內。
8.根據權利要求1所述的再生氧化器，其特徵在於分離器內壁的表面與分配翼之間的間隙，被以物理的、氣動的或液動的裝置密封。
9.根據權利要求8所述的再生氧化器，其特徵在於密封裝置是特氟隆、彈簧裝置或O形環。
10.一種把廢氣中的汙染物去除的方法，包括下列步驟(a)提供一種再生氧化器，它具有帶了入口管子和出口管子長的外殼；沿著周邊安置在外殼之內的加熱介質層；裝配了燃燒器或電加熱器的燃燒室；安置在外殼中央的分配圓筒；與加熱介質層以及被入口室所隔離的下部部分相接觸的分離器；以及安置在分配圓筒之內的轉子；(b)使流入的廢氣經由入口管子流入轉子中，並被分配翼分配給分離器；(c)使流入的廢氣朝上流經加熱介質層，並在燃燒室中被處理；(d)使已淨化氣體朝下流經加熱介質層；(e)使已淨化氣體穿過轉子，並去往轉子圓筒的內部部分；(f)使已淨化氣體穿過轉子的下出口孔，並經由出口管子而排放到大氣中。
11.根據權利要求10所述的從廢氣中去除汙染物的方法，其特徵在於催化劑層被沿著周邊安置在加熱介質層上方。
12.根據權利要求10所述的從廢氣中去除汙染物的方法，其特徵在於分離清洗部分被安置在流入分配區與流出區之間的轉子之內。
13.根據權利要求10所述的從廢氣中去除汙染物的方法，其特徵在於豎直隔板部分被安置在轉子之內的清洗部分的相反一側。
全文摘要
本發明提供一種再生氧化器,在該氧化器的外殼內安置了一個分離器,從而在該分離器中央的轉子轉動,以便持續地去除廢氣所含的揮發性有機化合物和臭氣。廢氣的流動方向被該轉子控制,因此,就能使加熱介質層和催化劑層中的溫度保持恆定。
文檔編號B01D53/74GK1380955SQ01801312
公開日2002年11月20日 申請日期2001年5月17日 優先權日2000年5月17日
發明者白志煥 申請人:大洋環境株式會社