CN100441997C - 能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置 - Google Patents

能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置。该废气处理装置包括废气处理单元，废气处理单元的结构为，第一多孔陶瓷蓄热室的一端与第一阀门的进口端和第二阀门的出口端连接，第一多孔陶瓷蓄热室的另一端与第三阀门的进口端和第四阀门的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室的一端与第五阀门的进口端和第六阀门的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室的另一端与第七阀门的进口端和第八阀门的出口端连接；在第一多孔陶瓷蓄热室和第二多孔陶瓷蓄热室的内孔表面涂覆有氧化还原催化剂。该废气处理装置可以利用废气余热预热空气，又可以同时脱除废气中氮氧化物等有害气体，从而节约投资、提高效率。

Description

能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种废气处理装置，特别是涉及锅炉、工业炉窑和炼化装置排放的高温废气的余热回收和污染物脱除的装置。
背景技术
节能和环保是我国国民经济和社会发展中迫切需要解决的两大问题，石油化工行业的炼化装置和各种加热炉、电力行业火力发电厂锅炉、钢铁冶金、建材和机械行业的各种工业炉窑均使用大量化石燃料，在生产过程中往往对空排放含有大量污染物(特别是硫氧化物和氮氧化物)的高温烟气，既浪费能源又污染环境。为此，研究发展了各种热回收和污染物脱除处理装置，在实际生产过程中，往往将烟气余热回收装置和烟气污染物脱除装置分别制造串联使用。这种串联起来的使用换热器预热空气和使用催化还原反应器脱除污染物，不仅投资和占地面积大，而且废气流动阻力大，需要更高的烟囱或增加引风机功率，同时也增加了热量损失。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置。该废气处理装置可以利用废气余热预热空气，又可以同时脱除废气中氮氧化物等有害气体，从而节约投资、提高效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，包括废气处理单元，废气处理单元的结构为，第一多孔陶瓷蓄热室的一端与第一阀门的进口端和第二阀门的出口端连接，第一多孔陶瓷蓄热室的另一端与第三阀门的进口端和第四阀门的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室的一端与第五阀门的进口端和第六阀门的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室的另一端与第七阀门的进口端和第八阀门的出口端连接，在第一多孔陶瓷蓄热室和第二多孔陶瓷蓄热室的内孔表面涂覆有氧化还原催化剂。
为实现上述目的，本发明还可采用以下的多种技术方案。
上述废气处理单元中的第一阀门、第二阀门、第五阀门和第六阀门四个阀门用一个第一二位四通转阀替代。
上述废气处理单元中的第三阀门、第四阀门、第七阀门和第八阀门四个阀门用一个第二二位四通转阀替代。
上述废气处理单元中的第一阀门、第二阀门、第五阀门和第六阀门四个阀门用一个第一二位四通转阀替代，第三阀门、第四阀门、第七阀门和第八阀门四个阀门用一个第二二位四通转阀替代。
上述废气处理单元中的第一阀门、第二阀门二个阀门用一个第一二位三通球阀替代，第五阀门和第六阀门二个阀门用一个第二二位三通球阀替代。
上述废气处理单元中的第三阀门、第四阀门二个阀门用一个第三二位三通球阀替代，第七阀门和第八阀门二个阀门用一个第四二位三通球阀替代。
上述废气处理单元中的第一阀门、第二阀门二个阀门用一个第一二位三通球阀替代，第五阀门和第六阀门二个阀门用一个第二二位三通球阀替代，第三阀门、第四阀门二个阀门用一个第三二位三通球阀替代，第七阀门和第八阀门二个阀门用一个第四二位三通球阀替代。
上述废气处理单元中的第一阀门、第二阀门、第五阀门和第六阀门四个阀门用一个第一二位四通转阀替代，第三阀门、第四阀门二个阀门用一个第三二位三通球阀替代，第七阀门和第八阀门二个阀门用一个第四二位三通球阀替代。
上述废气处理单元中的第一阀门、第二阀门二个阀门用一个第一二位三通球阀替代，第五阀门和第六阀门二个阀门用一个第二二位三通球阀替代，第三阀门、第四阀门、第七阀门和第八阀门四个阀门用一个第二二位四通转阀替代。
在本发明中，所述废气处理单元的数量可为二个或二个以上。所述二个或二个以上的废气处理单元可为相同的结构，也可为不同的结构。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
1.本发明能回收工业炉窑废气余热，同时脱除废气中有害的氮氧化物，排烟温度可降到150℃以下，NOx脱除率可达85％以上，实现工业炉窑废气余热回收和污染物脱除的一体化处理，可使投资节省一半以上。
2.在本发明中，所述废气处理单元的数量可为二个或二个以上。通过增加废气处理单元的数量，即增加蓄热室的数量，来适应不同的废气处理量的要求，可以保证炉内燃烧过程更加平缓和连续。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图。
图2为图1中多孔陶瓷蓄热室的剖面图。
图3为图1中多孔陶瓷蓄热室的A-A截面图。
图4～图13为本发明实施例2～实施例11的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
由图1、图2和图3所示，本发明可以包括废气处理单元，还原剂NH3储罐1、阀门2、工业炉窑15、引风机8和鼓风机9。
废气处理单元的结构为，第一多孔陶瓷蓄热室5的一端与第一阀门3的进口端和第二阀门4的出口端连接，第一多孔陶瓷蓄热室5的另一端与第三阀门6的进口端和第四阀门7的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室12的一端与第五阀门13的进口端和第六阀门14的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室12的另一端与第七阀门10的进口端和第八阀门11的出口端连接；在第一多孔陶瓷蓄热室5和第二多孔陶瓷蓄热室12的内孔表面涂覆有氧化还原催化剂。氧化还原催化剂可为V2O5-WO3、MoO3和Au。
阀门2的进口端和储罐1的出口连接，第二阀门4的进口端、第六阀门14的进口端和阀门2的出口端连接，第一阀门3的出口端和第五阀门13的出口端连接，第四阀门7的进口端和第八阀门11的进口端连接，第三阀门6的出口端和第七阀门10的出口端连接，第一阀门3的出口端和工业炉窑15的助燃空气入口连接，阀门2的出口端与工业炉窑15的废气出口连接，第四阀门7的进口端和鼓风机9的空气出口连接，第三阀门6的出口。以上的连接可以通过管道相连。
正常运行时，第二阀门4、第三阀门6、第八阀门11和第五阀门13开端与引风机8的废气入口连接启，同时，第一阀门3、第四阀门7、第七阀门10和第六阀门14关闭，工业炉窑15排出的高温废气在和储罐1中释放出的还原剂NH3混合，然后进入第一多孔陶瓷蓄热室5，还原剂NH3的释放量通过阀门2控制。利用多孔陶瓷体的蓄热作用吸收热量，同时在催化剂的作用下进行还原反应，然后通过引风机8排出低温废气；鼓风机9将外界助燃空气送入第二多孔陶瓷蓄热室12，在和蓄热体交换热量后，变成高温空气进入工业炉窑15助燃。
当引风机8排出的废气温度逐渐上升到一个设定的温度上限时，进行阀门切换，第二阀门4、第三阀门6、第八阀门11和第五阀门13关闭，第一阀门3、第四阀门7、第七阀门10和第六阀门14开启，则工业炉窑15排出的高温废气在和储罐1中通过控制阀门2释放出的还原剂NH3混合后，进入第二多孔陶瓷蓄热室12，利用多孔陶瓷体的蓄热作用吸收热量，同时在催化剂的作用下进行还原反应，然后通过引风机8排出低温废气；鼓风机9将外界助燃空气送入第一多孔陶瓷蓄热室5，在和蓄热体交换热量后，变成高温空气进入工业炉窑15助燃。
以上过程通过阀门周期性地切换交替地连续进行。以保证废气能被连续地处理。
实施例2
由图4所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第一阀门3、第二阀门4、第五阀门13和第六阀门14四个阀门用一个第一二位四通转阀16替代。
实施例3
由图5所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第三阀门6、第四阀门7、第七阀门10和第八阀门11四个阀门用一个第二二位四通转阀17替代。
实施例4
由图6所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第一阀门3、第二阀门4、第五阀门13和第六阀门14四个阀门用一个第一二位四通转阀16替代，第三阀门6、第四阀门7、第七阀门10和第八阀门11四个阀门用一个第二二位四通转阀17替代。
第一转阀16有四个连接口，第一转阀16的二个连接口a、b分别与第一多孔陶瓷蓄热室5、第二多孔陶瓷蓄热室12的一端连接，第一转阀16的进口c与工业炉窑15的废气出口连接，第一转阀16的出口d与工业炉窑15的助燃空气入口连接。
第二转阀17有四个连接口，第二转阀17的二个连接口e、f分别与第一多孔陶瓷蓄热室5、第二多孔陶瓷蓄热室12的另一端连接，第二转阀17的进口g与鼓风机9的空气出口连接，第二转阀17的出口h与引风机8的废气入口连接。
第一转阀16、第二转阀17的阀板可以90度旋转，在A、B两个位置上停留。
当第一转阀16、第二转阀17的阀板同时停留在A位置的时候，工业炉窑15的废气通过第一转阀16经第一多孔陶瓷蓄热室5再通过第二转阀17经引风机8排出，空气由鼓风机9通过第二转阀17经第二多孔陶瓷蓄热室12再通过第一转阀16进入工业炉窑15。
当第一转阀16、第二转阀17的阀板同时停留在B位置的时候，工业炉窑15的废气通过第一转阀16经第二多孔陶瓷蓄热室12再通过第二转阀17经引风机8排出，空气由鼓风机9通过第二转阀17经第一多孔陶瓷蓄热室5再通过第一转阀16进入工业炉窑15。
本实施例减少了阀门的数量，从而简化了本发明的结构。
实施例5
由图7所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第一阀门3、第二阀门4二个阀门用一个第一二位三通球阀28替代，第五阀门13和第六阀门14二个阀门用一个第二二位三通球阀30替代。
实施例6
由图8所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第三阀门6、第四阀门7二个阀门用一个第三二位三通球阀29替代，第七阀门10和第八阀门11二个阀门用一个第四二位三通球阀31替代。
实施例7
由图9所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第一阀门3、第二阀门4二个阀门用一个第一二位三通球阀28替代，第五阀门13和第六阀门14二个阀门用一个第二二位三通球阀30替代，第三阀门6、第四阀门7二个阀门用一个第三二位三通球阀29替代，第七阀门10和第八阀门11二个阀门用一个第四二位三通球阀31替代。
实施例8
由图10所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第一阀门3、第二阀门4、第五阀门13和第六阀门14四个阀门用一个第一二位四通转阀16替代，第三阀门6、第四阀门7二个阀门用一个第三二位三通球阀29替代，第七阀门10和第八阀门11二个阀门用一个第四二位三通球阀31替代。
实施例9
由图11所示，与图1的不同之处在于：图1所示废气处理单元中的第一阀门3、第二阀门4二个阀门用一个第一二位三通球阀28替代，第五阀门13和第六阀门14二个阀门用一个第二二位三通球阀30替代，第三阀门6、第四阀门7、第七阀门10和第八阀门11四个阀门用一个第二二位四通转阀17替代。
实施例10
由图12所示，与图1的不同之处在于：在图1的基础上增加了一个废气处理单元。
新增加的废气处理单元的接法为：第三多孔陶瓷蓄热室18的一端与第九阀门25的进口端和第十阀门24的出口端的连接，第三多孔陶瓷蓄热室18的另一端与第十一阀门20的进口端和第十二阀门21的出口端连接；第四多孔陶瓷蓄热室19的一端与第十三阀门27的进口端和第十四阀门26的出口端连接，第四多孔陶瓷蓄热室19的另一端与第十五阀门22的进口端和第十六阀门23的出口端连接。
第三多孔陶瓷蓄热室18和第四多孔陶瓷蓄热室19的内孔表面涂覆有氧化还原催化剂。
当第一个废气处理单元中的第二阀门4、第三阀门6、第八阀门11、第五阀门13和第二个废气处理单元中的第十阀门24、第十一阀门20、第十六阀门23、第十三阀门27开启时，同时第一个废气处理单元中的第一阀门3、第四阀门7、第七阀门10、第六阀门14和第二个废气处理单元中的第九阀门25、第十二阀门21、第十五阀门22、第十四阀门26关闭，工业炉窑15排出的高温废气在和储罐1中通过控制阀门2释放出的还原剂NH3混合后，进入第一多孔陶瓷蓄热室5和第三多孔陶瓷蓄热室18，利用多孔陶瓷体的蓄热作用吸收热量，同时在催化剂的作用下进行还原反应，然后通过引风机8排出，鼓风机9将外界空气送入第二多孔陶瓷蓄热室12、第四多孔陶瓷蓄热室19和蓄热体交换热量后，变成高温空气进入工业炉窑15助燃。
当引风机8排出的废气温度逐渐上升到一个设定的温度上限时，进行切换，第一个废气处理单元中的第二阀门4、第三阀门6、第八阀门11、第五阀门13和第二个废气处理单元中的第十阀门24、第十一阀门20、第十六阀门23、第十三阀门27关闭，第一个废气处理单元中的第一阀门3、第四阀门7、第七阀门10、第六阀门14和第二个废气处理单元中的第九阀门25、第十二阀门21、第十五阀门22、第十四阀门26开启，则工业炉窑15排出的高温废气在和储罐1中通过控制阀门2释放出的还原剂NH3混合后，进入第二多孔陶瓷蓄热室12、第四多孔陶瓷蓄热室19，利用多孔陶瓷体的蓄热作用吸收热量，同时在催化剂的作用下进行还原反应，然后通过引风机8排出，鼓风机9将外界空气送入第一多孔陶瓷蓄热室5、第三多孔陶瓷蓄热室18和蓄热体交换热量后，变成高温空气进入工业炉窑15助燃。以上过程交替地连续进行，以保证废气能被连续地处理。
实施例11
由图13所示，二个或二个以上的废气处理单元可为不同的结构。
在以上所有的实施例中，均是以工业炉窑为例，其实适用所有的炼化装置和锅炉。现还是以工业炉窑为例，如在工业炉窑中已包含控制阀门和还原剂NH3，则所有实施例中的还原剂NH3储罐1和阀门2就可省去。

Claims (11)

1.一种能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：包括废气处理单元，废气处理单元的结构为，第一多孔陶瓷蓄热室(5)的一端与第一阀门(3)的进口端和第二阀门(4)的出口端连接，第一多孔陶瓷蓄热室(5)的另一端与第三阀门(6)的进口端和第四阀门(7)的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室(12)的一端与第五阀门(13)的进口端和第六阀门(14)的出口端连接，第二多孔陶瓷蓄热室(12)的另一端与第七阀门(10)的进口端和第八阀门(11)的出口端连接，在第一多孔陶瓷蓄热室(5)和第二多孔陶瓷蓄热室(12)的内孔表面涂覆有氧化还原催化剂。
2.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：上述废气处理单元中的第一阀门(3)、第二阀门(4)、第五阀门(13)和第六阀门(14)四个阀门用一个第一二位四通转阀(16)替代。
3.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：第三阀门(6)、第四阀门(7)、第七阀门(10)和第八阀门(11)四个阀门用一个第二二位四通转阀(17)替代。
4.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：上述废气处理单元中的第一阀门(3)、第二阀门(4)、第五阀门(13)和第六阀门(14)四个阀门用一个第一二位四通转阀(16)替代，第三阀门(6)、第四阀门(7)、第七阀门(10)和第八阀门(11)四个阀门用一个第二二位四通转阀(17)替代。
5.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：上述废气处理单元中的第一阀门(3)、第二阀门(4)二个阀门用一个第一二位三通球阀(28)替代，第五阀门(13)和第六阀门(14)二个阀门用一个第二二位三通球阀(30)替代。
6.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：第三阀门(6)、第四阀门(7)二个阀门用一个第三二位三通球阀(29)替代，第七阀门(10)和第八阀门(11)二个阀门用一个第四二位三通球阀(31)替代。
7.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：上述废气处理单元中的第一阀门(3)、第二阀门(4)二个阀门用一个第一二位三通球阀(28)替代，第五阀门(13)和第六阀门(14)二个阀门用一个第二二位三通球阀(30)替代，第三阀门(6)、第四阀门(7)二个阀门用一个第三二位三通球阀(29)替代，第七阀门(10)和第八阀门(11)二个阀门用一个第四二位三通球阀(31)替代。
8.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：上述废气处理单元中的第一阀门(3)、第二阀门(4)、第五阀门(13)和第六阀门(14)四个阀门用一个第一二位四通转阀(16)替代，第三阀门(6)、第四阀门(7)二个阀门用一个第三二位三通球阀(29)替代，第七阀门(10)和第八阀门(11)二个阀门用一个第四二位三通球阀(31)替代。
9.根据权利要求1所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：上述废气处理单元中的第一阀门(3)、第二阀门(4)二个阀门用一个第一二位三通球阀(28)替代，第五阀门(13)和第六阀门(14)二个阀门用一个第二二位三通球阀(30)替代，第三阀门(6)、第四阀门(7)、第七阀门(10)和第八阀门(11)四个阀门用一个第二二位四通转阀(17)替代。
10.根据权利要求1～9所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：所述废气处理单元的数量为二个或二个以上。
11.根据权利要求10所述的能同时回收余热和脱除污染物的废气处理装置，其特征在于：二个或二个以上的废气处理单元为不同的结构。
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Legal Events

Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Kaiteer Industrial Furnace Co., Ltd.

Assignor: Huazhong University of Science and Technology

Contract record no.: 2012320000279

Denomination of invention: Waste gas treatment device capable of simultaneously recovering waste heat and removing contaminant

Granted publication date: 20081210

License type: Exclusive License

Open date: 20061011

Record date: 20120322

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081210

Termination date: 20200405

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