净化气体的方法和设备 本发明涉及一种净化含有受热可分解成分气体的方法,由此可加热分解这些受热可分解成分。
所谓受热可分解成分主要是指通常散发一股难闻气味的挥发性有机成分。这些成分的实例是芳香族或脂肪族的化合物。
由于分解的缘故,这些可分解成分被分解成无害的最终产物。
特别地,本发明涉及一种分解受热可分解成分的方法,尤其是掺杂在气体中的挥发性有机成分,通过引导这些气体穿过一种由能承受分解温度的微粒组成的热交换介质,由此这些气体在上述热交换介质中被加热到分解成分的分解温度。这些气体可从有机废物的干燥和/或燃烧中获得,并且可能主要由水蒸汽组成。
在上面提及类型的一种已知方法中,通过一种由陶瓷环组成的固定热交换介质把气体向下输送,在每个陶瓷环内部都装有一个热电阻。
在这种已知方法中,热交换介质污染得相当快,因此必须频繁地更换热交换介质。
这种已知方法不能用于潮湿气体。
本发明地目的是一种分解掺杂在气体中的受热可分解成分的方法,借助于一种良好的热交换,热交换介质不必频繁更换,并且这种方法还可用于潮湿气体。
按照本发明,就可达到本目的:热交换介质被连续地环绕输送,并因此把热交换介质从第一区中带出,在第一区中热交换介质加热气体,而后又被带向第二区,在第二区中热交换介质被加热,这种加热至少部分通过可分解成分和/或其分解产物的燃烧废气,并且通过被该燃烧进一步加热的气体残余部分来完成,该燃烧主要发生在位于这些区域之间的一个燃烧区内。
气体流过的热交换介质的环绕输送可以从US-A-2.636.575中得以了解,但热交换介质是一种主要用于在最上部区域干燥空气的吸收剂,反过来在最底部区域,用一个燃烧器加热的其他气体干燥该吸收剂。值得一提的是吸收剂可以是一种催化剂,因此在这种情况下一种催化反应发生在最上部区域,而且在最底部区域催化剂吸收的反应物和生成物将其净化。
按照本发明的一个特殊实施例,外部热值可提供给燃烧区。
在第一和第二区中,举例来说由于重力作用热交换介质向下穿移。
最好以弯曲方式引导气体穿过热交换介质,用这种方式可使气体数次穿过上述热交换介质。
合适的热交换介质是一种粒状物质。
本发明还涉及一种特别适合于实现根据任何一种上述实施例的方法的设备。
本发明还涉及一种用加热来分解掺杂在气体中的受热可分解成分的设备,其特征在于:它包括一个塔,该塔含有一个底端的顶端封闭并配置开口的内套筒;一个安装在这个内套筒周围的第二套筒;一种由微粒组成的介于这两个套筒之间的热交换介质;在塔的底部收集这些热交换介质并将其输送回位于塔顶部的上述两个套筒之间的装置;以及在底部穿过第二套筒引入气体并且在顶部穿过第二套筒排出气体的装置。
按照本发明的一个具体实施例,第二套筒也配置了开口,并且塔含有一个包围在该第二套筒周围的外套筒,在第二套筒和外套筒之间的空间内设置了间隔层,将上述空间分隔成依次摞在一起的几个空腔,经由第二套筒上的开口这些空腔与第二套筒和内套筒之间的空间相连通,并且导入气体和排出气体的装置包括一个与位于底部的空腔相连通的进入口和一个与位于顶部的空腔相连通的排出口。
实际上,该设备包括为进入口和排出口之间的气体从外部提供热值的装置,或是以热气体的形式,或是以注射燃料的形式。
为了更好阐述本发明的特征,下面按照本发明提供的分解掺杂在气体中的受热可分解成分的一种方法和设备所对应的优选实施例,只是作为一个例子描述,无论如何不是作为限制,随同参考资料相伴随的图纸,如下所示:
图1是按照本发明提供的一台分解受热可分解成分的设备的一个截面示意图;
图2是按照图1中的线II-II截取的一个截面视图;
图3是图1中由F3指示的局部放大比例详细视图。
如图所示,分解掺杂在气体中的受热可分解成分的设备包括一个主要由三个直立的同轴套筒2,3和4组成的塔1,这三个套筒形成了两端为圆锥体的圆柱体。
内套筒2在顶部和底部是封闭的,并且在它的圆柱部分配置了开口5。
隔板6把该套筒2内部的空间分成顶腔7和底腔8。
如详细视图3中所示,该套筒2可以用空心耐火石9做成,在耐火石的弯曲壁上开有窗口10,连同耐火石的内腔11构成了上面提及的孔道5。
第二个,换句话说最当中的套筒3在其圆柱部分也配置了孔道12,并且套筒3可用相同的耐火石9按与内套筒2相同的方式做成。
外套筒4是一道实心墙壁,例如可用加气水泥做成。
这些套筒3和4的圆锥体外部在其端部如塔1的顶部和底部是开口的,它们与内套筒2和第二套筒3之间形成的空间15相连通,分别构成进入口13和排出口14。
第二套筒3和外套筒4之间的空间被环形间隔层16分隔成三个依次摞在一起的环形空腔,即底腔17,中部腔18和顶腔19。
如果在环形间隔层16的位置第二腔3是由空心石头9构成的,用实心石头代替这部分空心石头9以便防止空腔17,18和19相互通过套筒3直接连通。
内套筒2和第二套筒3之间的空间没有断开,但在其中填满一种由微粒组成的粒状物质形式的热交换介质,这些微粒能承受气体中的挥发性有机成分分解时所要求的温度,尤其是能承受800至900℃的温度。为了清楚的缘故,这种粒状物质在图3中没有画出。
合适的微粒是能容易地吸收和释放热量的微粒,像烧结粘土、铝酸盐,例如铝酸钙或一种含有铝酸盐的混合物。
这些微粒不但确保一种良好的热交换,而且它们还可能具有催化作用。
这些气体,从有机废物的于燥和/或燃烧中获得,例如取自一个废物处理装置,并且主要由水蒸汽组成,还掺杂着通常是有害的挥发性受热可分解有机成分,可以通过安装在进气口20处的风扇21,经由与底腔17相连通的进气口20,并穿过外套筒4来提供。
进气口20连通着一条给气体输送热空气的管道22。
气体通过排气口23从顶腔19排出,排气口23从外套筒4延伸出来并且也装有一个风扇21。
热值或热量可通过安装在中部腔18中的环形气体管道24输送给粒状物质,中部腔18配置有开口并且与安装在外套筒4外面的外部燃烧器25相连通。
外套筒4还被外壳26包围,并通过上面提到的进入口13和20以及排出口14和23延伸。
在粒状物质的排出口14以下装有一根排出螺杆27,并且在粒状物质的进入口13以上装有一根进料螺杆28。为了把粒状物质从一根螺杆输送到另一根螺杆,在排出螺杆27和进料螺杆28之间装有一台提升机29。
把一定数量的热空气,最好达到气体体积的10%,通过管道22添加到气体中去,以便为受热可分解成分和/或其分解产物的燃烧提供足够的氧气,同时也有助于通过气体管道24注入气体的可能性燃烧。
该空气最好具有650℃以上的温度,它也能为气体提供预热,而且,如果这些气体中含有水蒸汽,降低该水蒸汽饱和温度并以这种方式防止冷凝。
气体净化的原理,或者换句话说可分解成分分解成无害最终产物,包括造成粒状物质循环运动,并引导气体相对于该粒状物质的向下流动做相反方向的流动,由此气体数次穿过粒状物质。
由于内套筒2和第二套筒3分别配置有开口5,12,使这种穿过成为可能。
在正常情况下,气体在粒状物质的第一最底部区域30被粒状物质加热,而在第二最顶部区域31该粒状物质被加热,该加热一方面是通过挥发性有机成分和/或其分解产物燃烧或高温分解产生的废气,另一方面是通过经由管道24引入区域30和31之间的燃烧区32内的外燃烧器25产生的废气来完成。
这些气体,介于150至200℃的温度,经由进气口20和底腔17并穿过第二套筒3被吹入最底部区域31。
如箭头所指,这些气体的绝大部分流经粒状物质并穿过在最底部的空腔8的内套筒2,由此这些气体被加热。
气体被隔板6挡住,结果又流过区域31到达套筒3和4之间的中部腔18,在那里它们被粒状物质进一步加热。
在上述气体加热过程中,至少一部分可分解成分通常已经开始分解成气态的分解产物,这些分解产物还可进一步受热分解或燃烧。
该中部腔18和经由第二套筒3上的孔道12与它相连的粒状物质的部分构成了燃烧区32。在该燃烧区32中,可分解成分和/或其分解产物将进一步发生分解,并且特别是气态分解产物燃烧生成无害最终产物,尤其是CO2、H2和O2。在该燃烧区32中,外燃烧器25的废气还可能进一步燃烧。
在燃烧区32中气体的温度可升高100℃以上,达到800至900℃甚至更高。
根据一种变形,无论普通受热气体还是纯净气体,例如气态燃料,都可通过气体管道24提供,从而代替废气。
由于通过气体管道24向燃烧区32中的气体注入,会产生一个相对于大气压值小于5%的额外压力,并且把这些气体扩散到其它气体中去。这样,就可以阻止氧化氮的生成。
在中部腔18的顶部,热气体又一次径向流过粒状物质,即最顶部区域31,由此进入空腔7,在那里气体加热粒状物质。
由于在气体排出口23处的风扇21并且因为空腔7的顶部是封闭的,多数净化过的气体流动,与排出口23的位置相对,沿径向从空腔7向外穿过粒状物质,以便它们进一步加热粒状物质。
这些气体通过顶腔19和排出口23排出,并且使塔1的温度在150℃以上。
在气体循环过程中,粒状物质被环绕输送。该物质由于重力作用在内套筒2和第二套筒3之间的空间15内连续下降。
在底部,冷却后的粒状物质被收集在排出螺杆27上。这些物质经由进料螺杆28上的提升机29提升,然后由该进料螺杆输送到空间15的顶部。
粒状物质和气体间的热交换非常完全,并且借助于受热可分解成分的分解或燃烧完成的气体净化可以用一种很经济的方式来实现。
尽管粒状物质在很大程度上得以自净化,但它还可以在循环过程中经过塔1外部时得以进一步净化。在净化过程中,该粒状物质可能部分或全部被新物质代替。
在塔1中,粒状物质可以做为一个过滤层,用来阻挡可能掺杂在气流中的固体微粒,气体的流速最好低于1.5米/秒。在粒状物质的净化过程中,这些固体微粒可以通过排出螺杆27排除。
一些成分,例如金属,在净化过程中被释放出来,尤其是铜,当粒状物质冷却时会沉积在粒状物质的微粒上。当粒状物质移动时,由于微粒之间的相互磨擦,微粒上的沉积物会除去。
本方法可用于潮湿气体,但不一定要求这些气体主要由水蒸汽组成。
粒状物质的循环不一定要通过提升机来进行。举例来说它也可通过螺杆或类似机构来进行。
气体的流动也不一定要通过两个风扇来引起。它也可以用单个风扇或用一个或多个抽风机来引起。
按照需求从外界向燃烧区中添加热值。这没有排除,一旦起动工作结束,当气体中的有机成分的分解或燃烧提供足够的热量来维持分解进行时,就不再需要这些添加热值。
本发明决不局限于在伴随图纸中展示的上述实施例;相反,如下面权利要求项中所描述的,这样一种方法和设备可以做成各种变形而保留在本发明范围内。