CN103354888B - 利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定热能回收的方法以及用于实施所述方法的倒流装置 - Google Patents

利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定热能回收的方法以及用于实施所述方法的倒流装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103354888B
CN103354888B CN201180067175.9A CN201180067175A CN103354888B CN 103354888 B CN103354888 B CN 103354888B CN 201180067175 A CN201180067175 A CN 201180067175A CN 103354888 B CN103354888 B CN 103354888B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
combustion parts
half cycle
counterflow unit
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180067175.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103354888A (zh
Inventor
克里斯托弗·古斯维基
曼弗雷德·贾思琪科
安娜·帕瓦拉奇科
克里斯托弗·沃姆辛基
马克·坦奇科
克里斯托弗·杰拉克
亚瑟·沃伊迪拉
塔德乌什马·马查
莱谢克·米查尔基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INSTYTUT INZYNIERII CHEMICZNEJ POLSKIEJ AKADEMII NAUK
Katalizator Sp zoo
Original Assignee
INSTYTUT INZYNIERII CHEMICZNEJ POLSKIEJ AKADEMII NAUK
Katalizator Sp zoo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INSTYTUT INZYNIERII CHEMICZNEJ POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Katalizator Sp zoo filed Critical INSTYTUT INZYNIERII CHEMICZNEJ POLSKIEJ AKADEMII NAUK
Publication of CN103354888A publication Critical patent/CN103354888A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103354888B publication Critical patent/CN103354888B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F23G7/068—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator using regenerative heat recovery means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/46—Recuperation of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/002—Regulating fuel supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/02—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using rigid bodies, e.g. of porous material

Abstract

本发明涉及利用易燃气体和空气的低浓度混合物的具有稳定热回收的方法以及用于所述方法的实施例的倒流装置。所述方法包括：在所述倒流装置中的混合物燃烧的热回收，所述倒流装置具有至少一对燃烧部分，每个所述燃烧部分都具有单块的结构填料，所述结构填料具有以较低压降为特征的小通道，所述燃烧部分配备有内部加热装置、温度和组成成分传感器以及自动控制系统的元件；供有具有易燃成分的所述低浓度混合物并且通过管线与热回收设备连接，其中在所述热回收设备（22）中传送的能量的数量通过以下方式得到稳定：将额外的燃料供应到所述倒流装置，选择倒流时刻并且选择通过所述管线供应到所述热回收设备（22）中的热气的流速。采取高度浓缩的燃料混合物形式的额外的燃料作为掺和混合物引入含有所述易燃成分的低浓度混合物流中，供应到所述倒流装置或内部加热装置（7）中。根据本发明的装置，在其燃烧部分（I、II）中配备有对称的温度传感器（Ti、Tii）以及高度浓缩的易燃混合物（17）的额外的供应，所述额外的供应连接到具有所述易燃成分的低浓度混合物（15）的供应系统或者连接到所述内部加热装置（7）。所述燃烧部分（I、II）填充有比表面积低于30m2/g，且有利地低于1m2/g的小孔隙度的蓄热材料（1、2）。

Description

利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定热能回收的 方法以及用于实施所述方法的倒流装置
技术领域
本发明涉及利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定的热能消耗的方法以及用于所述方法的实施例的倒流。本发明具体涉及甲烷-空气混合物的燃烧，其中在带有热回收的热倒流装置中，可以在硬煤矿的通风气流（所谓的通风气流甲烷）中发现CH4浓度。根据本发明的方法和装置确保在装置的操作条件下的热回收设备中的燃烧热的利用，所述操作条件提供用于高燃烧效率（转换率）和装置填装期间足够对称的温度分布图，以及能量消耗的稳定性，其中在装置的操作周期中，传递到用户的能量流大致恒定。
背景技术
在工业热交换器中用于热回收的倒流的使用具有悠久的历史。此类设备称为蓄热器。有时在此类设备中，在蓄热式热交换的同时还发生了化学反应。在专题论文[霍布勒·T.（Hobler,T.）-运动和热交换器（Ruch ciepla i wymienniki），WNT华沙，1986年]中，具有蓄热器的图表，在所述蓄热器中发生了甲烷与蒸汽的热分解。然而，作者将这种设备看作蓄热式热交换器，而不是倒流化学反应器。在这种装置中，吸热反应所需的热通过位于所述设备上部部分中的燃烧器传递，并且通过流动方向（所谓的反向）上的周期性变化，用蓄热式热交换将气体加热至1300℃，这是所述过程所需要的。在美国专利US3,207,493中揭示了一种类似的装置，该专利描述了采取熔炉形式的用于非催化燃烧的装置，其中预热气体氧化器的入口位于相对的壁中，该装置配备有一个尾气出口；位于气体氧化器的入口处的用气体或液体燃料装料的燃烧器；第一和第二蓄热器，其用于热燃烧副产品的交替吸收并且将热传递到冷的氧化气体；以及两个倒流阀的系统，其用于对流动气流进行控制。所述装置包括蓄热式热交换器，所述蓄热式热交换器未与反应区域整合为一体，而是置于燃烧室前方的单独元件。许多关于催化倒流反应器的申请案所引用的第US2,121,733号第一美国专利揭示了对含有易燃污染物的气体进行热处理的方式，所述方式包括对可透气填充材料的一部分以及具有周期性变化的气流方向的通过的气体进行预热，所述包装材料吸收热量至气体转换的温度，从而具有毗邻另一温度低于气体转换温度的区的气体转换区，并且所述专利揭示一种用于对气体进行热处理的设备，所述设备包括两个隔热的气密炉，每个气密炉具有：一个腔室，所述腔室填充有一层松散的低传热量的固体颗粒；隔热管，所述隔热管连接自由的炉空间并且与所述空间形成开放的过渡区；一组阀门以及用于改变处理过的气体的流动方向的装置。此专利未明确地将所述设备命名为倒流反应器，尽管事实上所述设备就是这种反应器。在20世纪70年代公布了许多公开案，其中类似装置被称为倒流反应器或倒流反应器的非稳定状态。计算此类设备的理论基础在以下专题论文中明确地进行了说明：[马特罗斯·Y.S.（Matros,Y.S.），1985-催化反应器中的非稳定处理（Unsteady Processes in CatalyticReactors Elsevier），爱思唯尔（Elsevier），阿姆斯特丹]和[马特罗斯·Y.S.，1989-非稳定条件下的催化处理（Catalytic Processes under Unsteady Conditions），爱思唯尔科学BV（Elsevier Science BV），阿姆斯特丹]。此类反应器的第一批研究工作和数学模型涉及用于SO2氧化的装置-例如，参见[博列斯科夫·G.K.（Boreskov,G.K.）等人，1982-非稳定状态条件下的催化处理（Catalytic processes under non-steady-state conditions）；I.变换将反应混合物供应给催化床的方向。实验结果，动力学和催化，第23页（I.Switching thedirection for the feed of the reaction mixture to the catalytic bed.Experimental Results,Kinet.Catal,23）]或[戈谢夫斯基·K.（Gosiewski,K.）1993-工业SO2氧化反应器的动态模化（Dynamic modelling of industrial SO2 oxidation reactors Part II.），倒流反应器的模型，化学工程处理，第32页（Model of a flow reversal reactor,Chem.Eng.Process.,32）]。
从美国专利US4,478,808中，已知一种在具有固定催化剂床的固定式反应器中，通过二氧化硫的氧化生成三氧化硫的方法，所述固定式反应器也用作蓄热式热交换器。
已迅速地发现了此类反应器的一些其他的应用，尤其是在挥发性气体污染物（特别是挥发性有机物质）的燃烧中，这可从第156779号波兰专利中获知，或者在以下申请案中有所描述：[马特罗斯·Y.S.、布尼莫维奇·G.A.（Bunimovich,G.A.），1995-通过催化逆向过程对挥发性有机化合物进行控制（Control of Volatile Organic Compounds by theCatalytic Reverse Process），工业与工程化学研究，第34页（Ind.Eng.Chem.Res.,34）]。从1980年至2000年，倒流反应器的公开案和申请案几乎仅涉及具有催化剂的反应器，例如，从美国专利US5,366,708和US5,874,053以及从第165208号和第175716号波兰专利中可知。
第165208号专利说明书揭示了催化倒流反应器的结构，所述催化倒流反应器用于气体净化，尤其用于工业尾气的净化，方式是使所述气体在周期性交替的方向上穿过置于陶瓷衬垫层之间的催化剂层，所述催化剂层由两个圆柱形主体组成，并且在它们的上部部分通过管路互相连接。在所述主体内部，具有不同直径的同心穿孔圆柱体，这些圆柱体以一定方式彼此重叠，使得它们形成环形同心空间，所述圆柱体中的一者填充有随机填充的催化剂，而其他圆柱体填充有再生式随机陶瓷填料。
第175716号专利揭示了一种催化倒流反应器，所述催化倒流反应器配备有催化再生式腔室，所述腔室置于单个外壳中，或者单独含有蓄热填料层以及属于所述各层的各自的催化剂床，所述催化剂床由真空空间隔开，并且所述催化倒流反应器配备有倒流气体阀，所述倒流气体阀与催化再生式腔室和未反应的气体排放器连接，并且所述催化倒流反应器通过其抽吸侧连接到所述倒流阀的入口。
在许多专利的其他标题、说明书或权利要求书中，未明确说明所述解决方案仅涉及催化解决方案，然而这个时期中的倒流反应器的申请案大部分为关于催化剂使用的解决方案，尽管事实上关于非催化化学反应的倒流蓄热式解决方案更为古老。在20世纪末，可以注意到又回到了关于非催化热氧化的解决方案，所述解决方案通常在专利的标题中明确说明。
美国专利US5,620,668揭示了用于气体净化的热再生式氧化装置的设计以及一种燃烧废气的方法。在这种装置中，气体首先穿过热交换器的热床，到达高温氧化室（燃烧室），并且随后被引导至热交换器的第二冷床。所述设备含有热回收柱，所述热回收柱的内部是隔热的并且填充有陶瓷材料，所述热回收柱的上方是内部隔热的燃烧室。
美国专利US5,837,205描述了一种旁路系统以及使用蓄热式热氧化器的方法，其中污染的空气首先穿过热交换热床，然后进入高温氧化（燃烧）室中，并且随后穿过相对较冷的第二热交换床。所述设备包括多个内部隔热的陶瓷填充的热回收柱，所述热回收柱的上方是内部隔热的燃烧室。
当在所述过程中释放出大量的热时，并且如果其有利于回收和利用反应热，那么热力燃烧是尤其合理的。
在低浓度混合物中排放出大量甲烷，例如，通风气流甲烷的问题在采矿工业中已知晓多年，但是直到20世纪的最后十年，才认真考虑进行利用的方法，从而获得了燃料。为此使用的方法的综述可以在以下参考文献中找到：[Su,S.i in.，2005-对矿山甲烷减排以及利用技术的评估（An assessment of mine methane mitigation and utilizationtechnologies），能源与燃烧科学进展，第31页（Progress in Energy and Combustion Science,31）]。其中，倒流燃烧方法被认为是有前景的，包括催化倒流燃烧方法（所谓的CFRR，催化倒流反应器）和热倒流燃烧方法（所谓的TFRR，热倒流反应器）。对CFRR中VAM催化燃烧的研究已具有很长的历史（超过15年）。早在20世纪80年代，公开案[萨莱坡泰夫·A.A.i in.（Slepterev,A.A.i in.），2007-甲烷的均匀高温氧化（Homogeneoushigh-temperature oxidation of methane），反应动力学和催化快报，第91页（第2卷）（React.Kinet.Catal.Lett.,91(No2)）]提及在新西伯利亚的催化研究所进行的研究。为此，关于CFRR使用的最广泛的研究（包括半技术研究）已由加拿大研究中心CANMET与艾伯塔大学（University of Alberta）合作多年进行[所罗门·S.（Salomons,S.）等人，2003-用于贫甲烷混合物催化燃烧的倒流反应器（Flow reversal reactor for the catalyticcombustion of lean methane mixtures），今日催化，第83页（Catalysis Today,83）]。所有针对VAM的燃烧而使用CFRR的研究都从未超出小型设施的规模，所述设施具有在10Nm3/h与20Nm3/h之间的吞吐量，很多时候都带有含有贵金属的催化剂：铂-钯[所罗门·S.等人，2003年-用于贫甲烷混合物催化燃烧的倒流反应器，今日催化，第83页]或钯，例如，在波兰科学院化学工程研究所参与的欧洲项目中[2003-欧盟项目（合同编号ICA2-CT-2000-10035）：从煤矿的排出气体中回收甲烷及其作为高温热源的有效利用-最终报告（Recovery of methane from vent gases of coal mines and its efficient utilization as ahigh temperature heat source-Final Report）]。使用较便宜的基于氧化物的催化剂的尝试，例如，在项目[2001-2003-研究计划KBN编号3T09C04218:Katalityczne usuwanie metanuz górniczych gazów wentylacyjnych w reaktorach niestacjonarnych ze wstepnymwzbogacaniem mieszaniny gazowej metodq adsorpcji zmiennocisnieniowej]中分析的铜铬，参见参考文献[戈谢夫斯基·K.等人，2001年-Kinetyka katalitycznego spalania metanu wmafym stezeniu,lnzynieria Chemiczna i Procesowa，第22页]已显示出，这些催化剂的热阻使其不足以用于VAM的燃烧。通过实验证实，在所述项目[2003-欧盟项目（合同编号ICA2-CT-2000-10035）：从煤矿的排出气体中回收甲烷及其作为高温热源的有效利用-最终报告]以及数学模拟中，参考文献[戈谢夫斯基·K.i in.，2008年-在倒流反应器中贫甲烷-空气混合物的均匀与催化燃烧（Homogeneous vs.catalytic combustion of leanmethane-air mixtures in flow reversal reactors），化学工程科学，第63页（Chem.Eng.Sci.,63）]，在VAM燃烧期间，在CFRR中用钯催化剂获得的最高温度可以超过800℃，并且对于MnO2催化剂而言甚至超过900℃。已发现，尽管长期研究用于VAM燃烧的CFRR，但是催化解决方案没有太大希望进行快速应用，已尝试在TFRR中运用非催化（热）燃烧，尤其是平行于CFRR的此种解决方案很久之前就已被知晓，并且成功用于挥发性有机化合物的燃烧，例如，在由恩姆易基（Megtec）（美国）生产的倒流氧化器（Vocsidizer）中。TFRR解决方案受专利保护，例如，受到美国专利US5,837,205和US5,997,277的保护。
美国专利US5,997,277揭示了一种用于从含有低浓度易燃物质的媒介中回收能量的方法和装置。所述方法包括：在倒流装置中对所述媒介进行预热，其中在暖区中发生燃烧，所述暖区为将燃料的全部化学能转换成热能的腔体。随后，预热媒介用于生成所需的能量形式。在说明书中，VAM燃烧的问题已经被用作使用本发明的一个实例，这表明所述专利尤其适用于本申请案。
对于类似于VAM中的浓度（参看参考文献[戈谢夫斯基、K.i in.，热中子反应堆可逆煤矿通风甲烷的利用（Utylizacja metanu z powietrza wentylacyjnego kopaln wfglakamiennego w termicznym reaktorze rewersyjnym），化学工程与设备第3页，2010年（Inzynieria i Aparatura Chemiczna Nr3/2010]）]），由波兰科学院化学工程研究所进行的关于在示范TFRR设施中甲烷燃烧的研究指示出，可以从单个通风井排放的空气中回收大约6至25MWt以上的发热量。
公开案[戈谢夫斯基·K.，2005-甲烷的倒流燃烧中的热回收效率与最高催化剂温度（Efficiency of heat recovery versus maximum catalyst temperature in the reverse-flowcombustion of methane），化学工程杂志，第107页]表明热回收效率随着倒流反应器中的最高温度升高而增大。因此，在较高温度下工作的TFRR可以比基于催化剂的使用的CFRR回收更多的能量，其中温度大约在200℃以下。在倒流反应器中，通常使用两种方法从装置中回收热量，所述两种方法在以下参考文献中表示为中心冷却：[尼埃肯·U.（Nieken,U.）等人，1994-在用于催化燃烧的自热式固定床反应器中对点燃的稳定状态的控制（Control of the ignited steady state in autothermal fixed-bed reactor for catalyticcombustion），化学工程科学，第49页]，前提是热回收设备位于反应器内部，通常位于其填料的中间，或者如果从气体反应器部分的中心部分，热气从反应器的中间部分排放至外部，并且随后被引导至热接收器（例如，蒸汽锅炉），此后冷却的气体经由烟囱排放至大气中。
先前的文献资料[瑞哈克·J.（Rehacek,J.）等人，1992-具有倒流的管式催化反应器的模化（Modelling of a tubular catalytic reactor with flow reversal），化学工程科学，第47页]发现沿着倒流反应器存在不对称温度分布图的可能性，并且公开案[戈谢夫斯基·K.、沃姆兹斯基·K.（Warmuzinski,K.），2007-倒流反应器中热量排放模式对温度分布图不对称性的影响（Effect of the mode of heat withdrawal on the asymmetry oftemperature profiles in flow reversal reactors）。甲烷的催化燃烧作为测试案例（Catalyticcombustion of methane as a test case），化学工程科学，第62页]证明热气排放系统不仅从结构观察方面而言更有利，而且在设备操作期间不易形成此种不对称的温度分布图。对实验设施的实验测试[戈谢夫斯基·K.等人，2010-Proj.Bad.Rozwoj.Nr R1402002:"Termiczne spalanie metanu z gómiczych gazów wentylacyjnych w urzqdzeniu rewersyjnym zregeneracjq i odzyskiem ciepla spalania]已显示出，即使对于带有部分热气排放的热回收，尤其对于较低的甲烷浓度，从维持自热性的角度看，当反应器在危险区域操作时，温度分布图沿着TFRR燃烧部分的填料仍可能是不对称的。在一半填料（部分）中的温度分布开始不同于另一部分中的分布，这样可以引起（以及可能引起）通常在整个一半反应器填料中的燃烧熄灭。此种事件是非常不利的，原因有以下两个：在倒转的每半个循环中，引入热回收单元中的气体温度远远低于在先前半个循环期间引入的温度，并且此外，当部分热流被排出时，每第二个半循环在排放流中具有未反应的底物，这些未反应的底物不会返回到反应器中，而是释放到大气中。热回收设备（例如，蒸汽锅炉）不应在入口温度波动显著的情况下工作，并且将极大部分未经燃烧的甲烷释放到大气中会引起宝贵燃料的损失，且不是环境友好的。在这种情况下，任何热回收都是效率非常低的。在每第二个半循环（例如，每个奇数半循环）中，排出大量的发热量，并且在每第二个半循环（例如，每个偶数半循环）中，这种排出实际上接近零。
倒流反应器的另一个问题在于：在每个倒转操作之后，未反应的易燃底物出现短期的喷出，这是因为在倒转之后，一些未经燃烧的混合物在较短周期内立即被引导至填料，所述混合物先前存在于自由的冷却填料空间中，并且随后吸附在填料的表面上以及填料的气孔中，尤其在填料为显著地多孔的情况下。存在有不同的解决方案，这些解决方案的目的在于限制或甚至减少此种现象。从美国专利3,870,474和5,620,668中可知的倒流反应器的设计揭示了具有三个腔室的反应器布局，其中使用的是一种用于流动变换的专门的系统，其中在净化后的气体的入口处，在倒转之前工作的腔室未立即变换成出口腔室，而对于一个半循环，其变换至填料的负压脱气，以移除存在于其自由空间中以及吸附在表面上的污染物，随后返回至反应器的入口，并且仅对于下个半循环，所述腔室才变换成出口腔室。因此，倒流系统变成一个三相倒流系统，其中填料净化阶段位于随后的倒转半循环之间。此种解决方案为针对未反应的底物的喷出的基本的保护，但该方案以系统以及系统控制的高度复杂性为代价。商业提供（例如，由跨国海顿德里西斯环保有限公司（multinational Haden Drysys Environmental Ltd）提供）的此类解决方案仍远比双切面倒流反应器复杂，并且可以预期的是所述解决方案的使用仅仅是针对高毒性物质的移除以及在相对较小的设施中才是合理有效的。用于消除未反应的底物喷出的其他方法已在美国专利US5,366,708中进行了描述，根据美国专利US5,366,708，在完成气流方向变换的过渡阶段，供应气体被引入反应器的中心区，并且在热交换区中反应，随后所述供应气体在过渡阶段之前已进行预热的区域中反应。这种解决方案需要相当复杂的反应器设计。在上述波兰专利175716中揭示的用于消除喷出的相对简单的方法仅仅是部分有效的。基于简单的计算，可以表明在装置的稳定运行期间，从自由填料空间和下方喷出的燃料量对平均燃料转换的劣化具有较小影响。具有更多影响的是吸附在填料孔中的燃料的解吸附作用。使用小孔隙度的填料可以在较大程度上减少这种不利现象，而无需使气体循环系统或倒流设备本身的设计变得更加复杂。
在环境保护中，倒流反应器应用通常在剧烈变化的流速和气体浓度下工作。因此，在燃烧矿井中的通风气流甲烷的过程中生成的热量的排放实际上会从零波动至甚至几十MWt。当地的热量用户不会接受这种不规律的能量供应，并且在处理之后将热量传送回系统将易遭到电力分销商的反对。因此，设备运行以及利用的能源量的稳定性是提高从此类反应器中回收的能量的可用性的重要需求。
发明内容
根据本发明的解决方案的目的在于：开发利用易燃气体和空气的低浓度混合物、具有稳定能量回收的方法，并且开发用于具体化所述方法的倒流设备的设计，尤其用于甲烷-空气混合物的燃烧，所述甲烷-空气混合物的特征在于，在具有热再生的热倒流装置中，硬煤矿的通风气流（VAM）中存在CH4浓度。根据本发明的方法和装置在设备运行的条件下应保证热量接收器中的燃烧热的利用，所述设备的运行条件确保了燃烧的高效率（转换率）和沿着填料的温度分布图的足够的对称性，以及稳定的能量排放，其中在设备运行期间，传递到用户的能量流将大致恒定。这意味着在供应到反应器中的易燃成分的量高度变化的条件下，即，当其流量和易燃浓度变化时，在热回收设备中，尤其在作为本发明目标的装置中的蒸汽锅炉中回收到的能量流将更不稳定。对于此种稳定性，当引入根据本发明的装置中的低浓度燃料-空气混合物流浓度太低而无法满足能量用户的定量需求时，需要周期性地或不断地输送额外的燃料。在VAM燃烧的情况下，此种额外的燃料可以是由煤矿脱甲烷产生的较高浓度的甲烷。此外，根据本发明的方法和装置应确保针对具有VAM爆炸或设备损坏风险的紧急情况的相关保护。
如果热回收经由到达热交换器的热气排放来实现，那么作为本发明目标的装置应不仅在装置的出口处，而且在气体排放至热交换器的位点处确保足够的燃烧转换。通过在装置中对所述过程进行合适的管理来实现此目标，尤其在可以观察到温度沿着反应器填料明显不对称的情况下。
本发明的额外目标是通过减少未反应成分的量来确保高平均燃烧转换率，这在每次倒转之后发生在暂时性喷出之后的反应器出口处，而不会使具有所述装置的设施中的气流布局过于复杂，方法是降低填料的吸附能力，其中如所述目的，热量未大量积聚。根据本发明，通过使用具有较小的比表面积的填料来实现此目的，因此具有较小吸附能力的易燃物种在此类反应器中燃烧。
利用易燃气体和空气的低浓度混合物的具有稳定热回收的方法的本质在于：混合物在具有至少一对燃烧部分的倒流装置中燃烧（具有热量再生），每个燃烧部分都具有单块的结构填料，所述结构填料具有流阻较低的小通道，所述燃烧部分配备有内部加热装置、温度和组成成分传感器以及自动控制系统元件；供有易燃气体和空气的低浓度混合物并且通过管线与热回收设备连接，其中在热交换器中传送的能量总量通过以下方式得到稳定：将额外的燃料供应到倒流装置，选择倒流时刻并且选择排放至热交换器的热气的流速。采取高度浓缩的燃料混合物形式的额外燃料作为掺和混合物引入到具有易燃成分的低浓度混合物流中，供应到倒流装置或内部加热装置中。高度浓缩的燃料混合物被理解为易燃成分的浓度远高于在装置中使用的低浓度混合物的浓度的混合物，所述混合物优选地具有超过30%体积的浓度，而低浓度混合物被理解为浓度通常低于1%体积。
根据具有传递到热交换器中的当前热量流上的信息的信号的值，通过阀门对高度浓缩的燃料混合物的流速进行手动或自动调节。
通过倒流装置的燃料混合物的流速以及半循环的时间按照某种方式进行选择，使得在每个半循环中填充入口燃烧部分结束时，在装置运行的稳定阶段，易燃成分的转换率不低于70%，且有利地为高于95%，因此在填充出口燃烧部分时不超过30%，且有利地为低于5%的易燃成分被燃烧，并且在热气排放中的一氧化碳的浓度仅为残余，有利地为低于5ppm。
在根据本发明的方法中，流过倒流装置的燃烧部分（I和II）的流体有利地以某种方式分布，使得不超过50%的流体流出倒流装置的燃烧部分（I和II）之间的空间，并且剩余流体流到下一燃烧部分。如果以某种方式实现流动，使得媒介首先进入部分I，然后进入部分II，那么部分I为入口部分，而部分II为出口部分。针对倒流方向，部分II为入口部分，而部分II为出口部分。
对于能量回收的稳定性，有利的是当半循环持续时间经选择，使得在将气体供应到热回收设备的供应管路中的温度波动在750℃至1100℃的范围内。
为了具有稳定的能量回收并且在装置的两个部分中保持对称的温度分布图，在倒流装置中实施根据所述信息的方法，所述倒流装置配备有对称放置的温度传感器TI和TII，并且对用于改变流动方向的时刻进行选择是通过某种方式实现的，使得通过装置的流动方向之间的变换在相等时间间隔内发生在恒定变换的半循环内，前提是在距离部分II的出口的选定距离处，在燃烧部分II中测量到的温度与从入口到燃烧部分I的相同距离处测量到的温度之间的绝对差|TII-TI|不超过预定的正值ΔTzad,1，或者，
-如果燃烧部分I为入口部分，那么当在燃烧部分II中选定的温度与在燃烧部分I中选定的温度之间的温差（TII-TI）达到预定的正值ΔTzad,1时发生变换，而
-如果燃烧部分II为入口部分，那么在温差（TI-TII）达到预定的正值ΔTzad,1时，对流动方向进行变换。
为了确保防止在根据本发明的装置的出口处的过量的温度增加，使用以下用于变换流动方向的方法：
-如果燃烧部分I为入口部分，那么在燃烧部分II中选定的温度TII达到处理操作者设置的正值Tzad时，对流动方向进行变换，或者如果燃烧部分II为入口部分，那么在温度TI达到设置的正值Tzad时，对流动方向进行变换。
在用于填充两个燃烧部分的温度分布图变得显著的不对称的情况下，所述情况由高于预设正值ΔTzad,2的绝对温差|TII-TI|指示，其中ΔTzad,2>ΔTzad,1，在流体从平均温度较高的燃烧部分流入平均温度较低的燃烧部分时，半循环持续时间有利地得到延长，而在另一方面，流出平均温度较低的燃烧部分的流体进入平均温度较高的燃烧部分的半循环持续时间得到缩短。
在当前半循环的持续时间tc超过容许值tc,max，即（tc>tc,max）的情况下，不管温度TI和TII的值以及它们的绝对差如何，流动方向都会发生变换，并且由警报器发信号来通知异常情况。这样防止了装置发生故障风险的情况。
在根据本发明的方法中，对随后的半循环持续时间的控制可以根据处理操作者的决策手动和远程地进行，或者自动进行。
根据本发明的方法可以在根据本发明的倒流装置中实现，所述倒流装置供有易燃成分和空气的低浓度混合物、具有稳定的能量排放、具有外部热涂层的耐火主体；容纳了至少一对燃烧部分，每对燃烧部分中都具有部分I和部分II；连接在部分I与部分II之间的空间中的管线将部分气体混合物引导至热回收设备。每个部分都具有结构填料，有利地为具有流阻较低的小通道的单块，所述部分可以安装在陶瓷床中；配备有至少一个内部加热装置、用于气体的温度和组成成分传感器和自动控制系统的元件、回动阀以及用于供应具有易燃成分的低浓度混合物的系统，所述部分在燃烧部分中配备有对称的温度传感器以及额外供应的高浓度的易燃混合物，所述部分与用于供应具有易燃成分的低浓度混合物的系统连接或连接到内部加热装置。
为了将每次倒转之后的燃料喷出最小化，如果根据本发明的装置的燃烧部分是用低于30m2/g，且有利地为低于1m2/g的比表面积的小孔隙度的蓄热材料填充的，那将是非常有利的。
为了控制排放到热回收设备中的热量，根据本发明的装置有利地在热回收设备的气体出口处具有节流阀。为了安全起见，根据本发明的装置有利地配备有测量易燃试剂浓度的分析仪和/或传感器，以及用于切断供应给混合器的燃料的部件。
附图说明
根据本发明的倒流装置在附图中的其实施例中示出，其中：
图1示出具有靠着彼此水平定位的两个燃烧部分的倒流装置以及用电加热器7对填料进行预热的应用，而图2示出两个部分以垂直方式定位的倒流装置，其中使用气体燃烧器进行预热，图3示出作为本发明目标的倒流装置的代表性安装的示意图，而图4示出沿着填料的温度分布图。
具体实施方式
根据本发明的装置具有带有外部热绝缘层的耐火主体，在所述耐火主体内部存在两个燃烧部分I、II，所述燃烧部分在由陶瓷元件3、4制成的随机填充床上填充有单块结构填料的陶瓷块1、2，所述陶瓷元件维护气体在装置中的规律分布。倒流装置的壁衬有耐火衬里5，并且在外部它们由绝热层6来隔热。为了促使易燃成分燃烧，用电加热器7对填料的两个部分I、II进行预热，在填料温度达到能够点燃具有易燃成分的混合物的水平之后，所述电加热器被切断。或者，除了电加热器7之外，还可以使用气体或石油燃烧器。在以下情况中也可以使用采取燃烧器形式的加热器：当供给到装置中的所述流中的易燃成分的含量过低，而无法满足用户对所回收能量的需求时，或者如果由于供应流中易燃成分的浓度急剧下降，而存在根据本发明的装置关闭的风险。
所述装置在流动方向周期性变化的情况下运行。如果以某种方式实现流动，使得媒介首先流入部分I，然后流入部分II，那么部分I为入口部分，而部分II为出口部分。对于相反的方向（首先是部分II，然后是部分I），部分II为入口部分，而部分I为出口部分。
在图1所示的倒流装置中，如果可逆阀13的杆处于边界左侧位置，那么具有易燃成分的混合物穿过入口管路8由可逆阀11供给到装置中，随后穿过管路9到达混合物的主要出口，并且混合物穿过阀12的右腔室而流出。一段时间之后，称为倒转半循环，阀13的杆变换至相反的位置，而混合物流过阀12的左腔室并穿过入口管路9流入装置中，随后流过主要出口管路8以及阀11的左腔室。
所述装置的一个版本为图2所示的结构。在图2所示的解决方案中，如果阀11和12打开，并且阀13和14关闭，那么具有易燃成分的混合物穿过管路8供给到装置中。随后，部分I（填料1和床3）为入口部分，而部分II（填料2和床4）为出口部分。在相反的倒转半循环中，当阀13和14打开，并且阀11和12关闭时，混合物穿过管路9进行供给，随后部分II为入口部分，而部分I为出口部分。
在图1和图2所示的倒流装置的两个设计版本中，为了在混合物倒转部分的两个半循环中进行具有热回收的操作，使混合物穿过出口管路10离开装置，并且此部分被引导至热回收设备22，例如，蒸汽锅炉。
在图3所示的根据本发明的装置的安装示意图中，具有低浓度燃料混合物的空气通过导管15供应，其中穿过阀16和导管17供给高度浓缩的额外的易燃成分。在混合之后，根据当前的倒转半循环，风扇19将混合物通过导管21抽吸到可逆阀11或12。在部分1与部分2之间收集的部分热气被引导至通常为蒸汽锅炉的热回收设备22，其中所述热气被冷却，通常会被冷却至约200℃，并且通过烟囱23被引导至大气中。剩余部分的气体流过装置的下一部分，并且根据当前的倒转半循环，穿过倒流12或11被引导至排气管23，随后被引导至大气中。引导至热回收设备22的气体的流速受到节流阀25的控制。
通过管线10收集的气体流应使得仅小部分在燃烧过程中生成的热量被引导至排气管，其中气体流过管线26。由于这个原因，如果热回收设备22收集热量，那么根据本发明的倒流装置应始终接近于熄灭阈值运行，并且其迹象为：在较长且稳定的设备运行阶段，管线26中的气体的平均温度仅略高于在管线21中的气体的平均温度。然而，当添加的高度浓缩的燃料混合物使得在设备22中回收的热量稳定时，如果通过管线10获取的气体温度的波动具有差不多恒定的平均值，那么由管线10收集的流将差不多恒定。可以手动而非自动地对这种流进行远程或现场调节。用于对流进行调节的节流阀的位置可以位于热回收设备的前面或热回收设备的后面。由于节流阀操作的温度，因此如图3所示，更有利的是将节流阀放置在设备22的后面。
例如，根据本发明的利用易燃成分和空气的低浓度混合物的具有稳定热回收的方法可以通过使用控制器24而自动地完全或部分实现。
在设备22（例如，蒸汽锅炉）中回收的能量的数量稳定性可以通过控制器24产生的信号按以下两种方式获得：将用管线17供给的高度浓缩的燃料混合物添加到在混合器中流经导管18的气体中，例如，对于VAM燃烧-在煤层的脱甲烷过程中获得的甲烷混合物，因此用阀16对穿过管线21供给到装置中的燃料浓度的调节使生成的燃烧能量以及从热回收设备22中的装置中收集到的能量的数量稳定。或者，相似数量的燃料也可以直接供应到图2所示的燃烧器7，在此种解决方案中，所述燃烧器7不仅用于对床进行预热，还用于使从装置中收集到的能量的数量稳定。假定在设备22之后，气体的温度差不多恒定，那么传送到设备22中的能量的数量可以近似为通过管线10传送的媒介的流速与其温度的乘积。也可以使用用于确定在设备22中利用的热量的数量的更加精确的方法。
当高度浓缩的燃料混合物通过阀16供给到混合器18中时，用管线21供给到倒流装置中的易燃成分的浓度由配备有警报功能的分析仪或燃料浓度传感器20进行控制。警报阈值被设置成将供给到装置中的混合物浓度适当地保持在预设的混合物爆炸阈值以下。当超过阈值时，会具有发生紧急事故的风险，因此一旦警报系统被启动，那么穿过管线17将燃料供应到混合器中的阀将关闭。高度浓缩的燃料的供应可以用阀16或另一断流阀关闭。在此种情况下，在警报器和燃料切断之后，应该变换至手动控制，手动控制的主要组成为减小设备22中预设的热传递值以及减小由节流阀25控制的穿过管线10的气体的排放。在对排放进行调节之后，可以恢复穿过管线17到达混合器18的高度浓缩的燃料的供应，随后返回至自动控制模式。在超过预设的警报阈值之后有利的是使用警示警报，所述警示警报的级别略低于将到达混合器的高度浓缩的燃料的燃料供应切断的警报。
在根据图1和图2的倒流装置的两个替代方案中，在从入口至填料1、2的入口部分以及从其出口部分至出口的相同的距离处，存在温度传感器TI和TII，所述温度传感器的读数用于选择倒转所述流的时刻。
在已知的倒流装置中，对倒转系统的控制受到以下行为的影响：通过预设半循环持续时间的恒定值，或者根据当前的流动方向在超过温差（TII-TI）或（TI-TII）的预设值之后进行变换。两种控制方法都不可以充分避免装置的不对称操作，因此无法满足出于其利用考虑的稳定的热回收的需求。
变换流动方向的时刻，即，在根据本发明的方法中的倒转是通过使用以下信息进行选择的：关于在根据本发明的倒流装置中选定的温度值的信息，或者关于温度之间的差值以及对穿过装置的气体混合物的当前流动方向的知识的信息：
实例：在自动控制模式下，控制系统24以某种方式对流动方向变化的时刻进行选择，使得如果在距部分II的出口的选定距离处，在部分II中测量到的温度与从入口到部分I的相同距离处测量到的温度之间的绝对差|TII-TI|不超过预设值ΔTzad,1，那么通过倒流装置的流动方向的变化发生在恒定变换的半循环（以相等的时间间隔）中；或者如果部分I为入口部分，那么当在部分II中选定的温度与在部分I中选定的温度之间的温差（TII-TI）超过预设的正值ΔTzad,1之后发生变换；或者如果部分II为入口部分，那么在温差（TI-TII）达到预设的正值ΔTzad,1之后发生变换。因此，在部分I和部分II的加热分布图差不多对称的阶段中，两个半循环的持续时间相等或大致相等。
如果由于任何原因，两个床的温度分布图变得明显不对称，这由超过预设正值ΔTzad,2的绝对温差|TII-TI|指示，其中ΔTzad,2>ΔTzad,1，那么在自动控制模式下，控制系统24对流体从平均温度较高的部分流入平均温度较低的部分的半循环持续时间进行延长，并且控制系统24对从平均温度较低的部分流入平均温度较高的部分的流体流动的半循环持续时间进行缩短，从而促进反应器中对称温度分布图的恢复。
控制系统24也可以通过远程手动控制来促进装置中对称的温度分布图的恢复，其中对于通过装置的每个流动方向，设置半循环的不同的预定义的持续时间。
当在自动控制模式下由于不同干扰时，例如，当控制基于温度TI和TII的差值确定时，在一个方向上的流动持续时间过长通常会引起不对称温度分布图的形成，因此当在一个方向上的流动时间过长时，有必要在单个半循环的某个最大持续时间tc,max之后进行倒转，其中所述最大值由给定对象的实验进行确定。因此，如果在自动控制模式下，当前半循环的持续时间tc超过容许持续时间tc,max，即（tc>tc,max），那么不管温度值TI和TII如何，控制系统24都会对流动进行倒转。
表1.
根据本发明的方法已通过使用达到约400m3 STP/h的VAM流速的研究和性能指标得到实现。实验结果的概要在表1中示出，其中安装产生的热回收已针对VAM供给混合物的流速100km3 STP/h重新进行计算。
研究表明，便于利用的热量的合理的体积的获得是通过向TFRR供应的流中超过0.4%体积的CH4浓度。因此，从这个角度来看，在装置入口流中的甲烷浓度低于0.4%体积的情况下，额外的燃料混合物的应用在根据本发明的方法中似乎是合理的。
在实验过程中，重点关注的是可以发生在根据本发明的倒流装置中的温度不对称的形成。图4所示的图表示出在实验安装中，在倒流装置的运行期间测量到的对称和不对称分布图的实际实例。
图4所示的对称分布图已在装置运行期间形成，所述装置供应有CH4的1%体积的浓度的混合物，而不会排放进行利用的热气，而紧挨着对称分布图示出的明显不对称的分布图已在供应类似浓度的混合物期间形成，但是是在约15%的总气体量通过排气孔从装置的所述部分之间的连接器进行排放的情况下的。
使用根据本发明的方法对过程进行适当操作可以避免不对称的形成，所述不对称可能对设备22中热回收的稳定性产生非常不利的影响。
根据本发明的方法可以在根据本发明的倒流装置中实现，所述方法可以对地下采矿产生的通风气体进行净化，并且对石油和焦炭工业中生成的尾气进行净化，所述气体含有不需要的易燃成分，并且所述方法也能够以稳定的方式生成热能并且将热能输送到用户，从而可以有效地利用所述热能。

Claims (20)

1.一种利用易燃气体和空气的低浓度混合物的具有稳定热能回收的方法，所述方法包括：所述低浓度混合物在具有燃烧部分I、燃烧部分II的倒流装置中燃烧，每个所述燃烧部分都具有单块的结构填料，所述结构填料具有以较低流阻为特征的小管道，所述燃烧部分配备有内部加热装置、温度传感器和组成成分传感器以及自动控制系统的元件；供有具有易燃气体的所述低浓度混合物被送至所述燃烧部分I、燃烧部分II，并且所述燃烧部分I、燃烧部分II通过管线连接到热回收设备，所述热回收设备供给有从倒流装置中排出的部分热气，之后，在热回收设备出口处，被冷却的部分热气被排放至大气中，其中在所述热回收设备中释放的能量的数量通过将额外的燃料供应到所述倒流装置中而得到稳定，其特征在于，所述倒流装置中的稳定的热能回收和对称温度分布通过以下方式保持：直接根据所述燃烧部分I、燃烧部分II的温差来选择倒流时刻，允许每个流动方向半循环时间不同以及每个半循环中的半循环时间不同，并且选择通过所述管线供应到所述热回收设备(22)的热气的流速；在所述倒流装置中的所述低浓度混合物的所述流速以及倒转的半循环时间进行选择，使得在倒流装置运行的稳定阶段，在每个半循环中入口燃烧部分的填充结束时，易燃气体的转换率超过70％，并且在出口燃烧部分的填充中，少于5％的易燃气体进行燃烧，并且在导管(10)中的一氧化碳仅为残余，低于5ppm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据具有在所述热回收设备(22)中传送的当前部分热气上的信息的信号的值，通过阀(16)对额外的燃料的流速进行手动地或自动地调节，所述阀(16)使回收到的热能稳定。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置的所述燃烧部分I、燃烧部分II之间流动的低浓度混合物，使得在所述倒流装置的所述燃烧部分I、燃烧部分II之间的空间中，所述热回收设备(22)通过导管(10)接收不超过50％的部分热气，并且剩余部分热气流到下一燃烧部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低浓度混合物穿过所述燃烧部分I、燃烧部分II，所述燃烧部分I、燃烧部分II装填有比表面积低于30m2/g，低于1m2/g的小孔隙度的结构填料(1、2)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半循环时间进行选择，使得在将部分热气供应到所述热回收设备(22)的导管(10)中，温度在750℃至1100℃的范围内。
6.根据权利要求1或权利要求2或权利要求4或权利要求5所述的方法，其特征在于，所述倒流装置的所述燃烧部分I、燃烧部分II配备有对称的温度传感器I、温度传感器II，两者测量得到的温度值分别为TI、TII，并且倒转流的时刻进行选择，使得在倒流装置中，流动方向之间的变换通过以下方式实现：
在恒定的变换半循环中，在等距的时间时刻，如果在距所述燃烧部分II的出口的选定距离处，在所述燃烧部分II中测量到的温度与从所述入口到所述燃烧部分I的相同距离处测量到的温度之间的绝对差|TII-TI|不超过预设的正值ΔTzad,1，或者
如果所述燃烧部分I为所述入口部分，那么当在所述燃烧部分II中选定的温度与在所述燃烧部分I中选定的温度之间的温差(TII-TI)达到所述预设的正值ΔTzad,1的时刻进行倒转，然而
如果所述燃烧部分II为所述入口部分，那么在所述温差(TI-TII)达到所述预设的正值ΔTzad,1时，对所述低浓度混合物进行倒转。
7.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述倒流装置的所述燃烧部分I、燃烧部分II配备有对称的温度传感器I、温度传感器II，两者测量得到的温度值分别为TI、TII，并且倒转流的时刻进行选择，使得在倒流装置中，流动方向之间的变换通过以下方式实现：
在恒定的变换半循环中，在等距的时间时刻，如果在距所述燃烧部分II的出口的选定距离处，在所述燃烧部分II中测量到的温度与从所述入口到所述燃烧部分I的相同距离处测量到的温度之间的绝对差|TII-TI|不超过预设的正值ΔTzad,1，或者
如果所述燃烧部分I为所述入口部分，那么当在所述燃烧部分II中选定的温度与在所述燃烧部分I中选定的温度之间的温差(TII-TI)达到所述预设的正值ΔTzad,1的时刻进行倒转，然而
如果所述燃烧部分II为所述入口部分，那么在所述温差(TI-TII)达到所述预设的正值ΔTzad,1时，对所述低浓度混合物进行倒转。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
如果所述燃烧部分I为所述入口部分，那么在所述燃烧部分II中选定的温度TII达到由处理操作者预设的正值(Tzad)之后，对所述低浓度混合物流动方向进行倒转，或者如果所述燃烧部分II为入口部分，那么在所述燃烧部分I的温度TI达到预设的正值(Tzad)之后，对所述低浓度混合物流动方向进行倒转。
9.根据权利要求1或权利要求8所述的方法，其特征在于，结构填料(1、2)温度分布出现任何不对称的情况下，所述情况由超过预设的正值ΔTzad,2的绝对温差|TII-TI|指示，其中ΔTzad,2>ΔTzad,1，低浓度混合物从平均温度较高的燃烧部分流入平均温度较低的燃烧部分的所述半循环时间得到延长，并且低浓度混合物流出平均温度较低的燃烧部分，进入平均燃烧温度较高的燃烧部分的所述半循环的时间得到缩短。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，结构填料(1、2)温度分布出现任何不对称的情况下，所述情况由超过预设的正值ΔTzad,2的绝对温差|TII-TI|指示，其中ΔTzad,2>ΔTzad,1，低浓度混合物从平均温度较高的燃烧部分流入平均温度较低的燃烧部分的半循环的时间得到延长，并且低浓度混合物流出平均温度较低的燃烧部分，进入平均燃烧温度较高的燃烧部分的半循环的时间得到缩短。
11.根据权利要求1或权利要求7所述的方法，其特征在于，在当前半循环时间tC超过半循环时间容许值tc,max的情况下，不管温度值TI和温度值TII以及它们的绝对差如何，都会发生流动方向倒转，这由警报器发信号通知。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在当前半循环时间tC超过半循环时间容许值tc,max的情况下，不管温度值TI和温度值TII以及它们的绝对差如何，都会发生流动方向倒转，这由警报器发信号通知。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在当前半循环时间tC超过半循环时间容许值tc,max的情况下，不管温度值TI和温度值TII以及它们的绝对差如何，都会发生流动方向倒转，这由警报器发信号通知。
14.根据权利要求1或权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述倒流装置中，由于操作者的操作方案来确定的远程手动控制模式或远程自动控制模式决定随后的半循环时间。
CN201180067175.9A 2011-04-28 2011-12-08 利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定热能回收的方法以及用于实施所述方法的倒流装置 Active CN103354888B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PLP.394701 2011-04-28
PL394701A PL228661B1 (pl) 2011-04-28 2011-04-28 Sposób utylizacji niskostężonych mieszanek: składnik palny-powietrze ze stabilnym odbiorem energii cieplnej i urządzenie rewersyjne do realizacji tego sposobu
PCT/PL2011/000128 WO2012148294A2 (en) 2011-04-28 2011-12-08 Method for utilization of low-concentration gas mixtures of combustible gas and air with stable heat energy recovery and flow reversal device for implementation of the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103354888A CN103354888A (zh) 2013-10-16
CN103354888B true CN103354888B (zh) 2016-09-07

Family

ID=45478445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180067175.9A Active CN103354888B (zh) 2011-04-28 2011-12-08 利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定热能回收的方法以及用于实施所述方法的倒流装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9651249B2 (zh)
CN (1) CN103354888B (zh)
AU (1) AU2011366805B2 (zh)
CA (1) CA2832514A1 (zh)
PL (1) PL228661B1 (zh)
RU (1) RU2013136055A (zh)
UA (1) UA110506C2 (zh)
WO (1) WO2012148294A2 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL228661B1 (pl) * 2011-04-28 2018-04-30 Inst Inzynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk Sposób utylizacji niskostężonych mieszanek: składnik palny-powietrze ze stabilnym odbiorem energii cieplnej i urządzenie rewersyjne do realizacji tego sposobu
CN103868081B (zh) * 2012-12-17 2016-08-10 张荣兴 一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及装置
FI10329U1 (fi) * 2013-08-05 2013-12-12 Formia Smart Flow Hong Kong Ltd Kaasujen käsittelylaitteisto
CN103670493A (zh) * 2013-12-03 2014-03-26 神华神东保德煤矿 地面瓦斯排空系统
TWI510778B (zh) 2014-09-18 2015-12-01 Ind Tech Res Inst 液體濃度檢測裝置
DE102015205516A1 (de) * 2014-12-22 2016-06-23 Dürr Systems GmbH Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Abgasreinigung
CN106468927A (zh) * 2015-08-22 2017-03-01 天津有序环境科技发展有限公司 医用燃气辅助节能太阳能烟囱及其控制方法
US11391458B2 (en) * 2016-06-27 2022-07-19 Combustion Systems Company, Inc. Thermal oxidization systems and methods
CN107152691A (zh) * 2017-06-22 2017-09-12 南京艾尔普特环保科技有限公司 基于RTO的低NOx补燃及VOC高效去除方法及系统
CN109893994A (zh) * 2017-12-07 2019-06-18 张荣兴 处理VOCs废气的蓄热再生型催化氧化器
CN109668916B (zh) * 2018-12-11 2021-02-19 大连理工大学 一种水合物沉积物ct三轴试验装置
NL2023532B1 (en) * 2019-07-19 2021-02-08 Busser Beheer B V Mobile degasification system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269115A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Trinity Ind Corp 蓄熱脱臭処理装置
CN1313944A (zh) * 1998-08-21 2001-09-19 关键工程株式会社 蒸发和再生式废水燃烧系统
JP2001304531A (ja) * 2000-04-26 2001-10-31 Taikisha Ltd 蓄熱型の燃焼式ガス処理装置
WO2002048814A1 (en) * 2000-12-13 2002-06-20 Megtec Systems Inc. Determination of supplemental fuel requirement and instantaneous control thereof involving regenerative thermal oxidation
CN201429085Y (zh) * 2009-05-18 2010-03-24 青岛华世洁环保科技有限公司 一种新型蓄热式焚烧炉
CN101766952A (zh) * 2009-12-30 2010-07-07 山东理工大学 煤矿乏风瓦斯热氧化装置的气流换向控制方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2121733A (en) 1935-08-14 1938-06-21 Research Corp Purifying gases and apparatus therefor
GB1004573A (en) 1962-08-17 1965-09-15 Incandescent Ltd Improvements in regenerative furnaces
US3159450A (en) * 1962-11-29 1964-12-01 Atlantic Res Corp Catalytic reactor and method for controlling temperature of the catalyst bed therein
US3870474B1 (en) 1972-11-13 1991-04-02 Regenerative incinerator systems for waste gases
SU1160201A1 (ru) * 1981-07-13 1985-06-07 Inst Kataliza So An Sssr "cпocoб уtилизaции teплa"
US4478808A (en) 1981-12-24 1984-10-23 Institut Kataliza Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk Sssr Method of producing sulphur trioxide
US5080872A (en) * 1985-09-26 1992-01-14 Amoco Corporation Temperature regulating reactor apparatus and method
DE68906819T2 (de) * 1988-03-24 1993-11-11 Polska Akademia Nauk Instytut Methode zur katalytischen Verbrennung von organischen Verbindungen und ein katalytischer Brenner zur Verbrennung von organischen Verbindungen.
PL156779B3 (pl) 1988-06-30 1992-04-30 Inst Katalizy I Fizykochemii P Sposób katalitycznego spalania zwiazków, zwlaszcza organicznych PL
PL165208B1 (pl) 1990-10-16 1994-11-30 Lab Katalizy Stosowanej Swingt Katalityczny reaktor rewersyjny do oczyszczania gazów, zwłaszcza przemysłowych gazów odlotowych
US5366708A (en) 1992-12-28 1994-11-22 Monsanto Eviro-Chem Systems, Inc. Process for catalytic reaction of gases
US5451300A (en) * 1993-06-01 1995-09-19 Monsanto Company Process for stripping a volatile component from a liquid
EP0702195A3 (en) 1994-08-17 1997-05-14 Grace W R & Co Annular air distributor for thermal oxidation system with heat regeneration
US5540899A (en) * 1994-12-22 1996-07-30 Uop BI-directional control of temperatures in reactant channels
PL175716B1 (pl) 1995-05-24 1999-01-29 Inst Katalizy I Fizykochemii P Katalityczny reaktor rewersyjny
ATE223017T1 (de) 1995-12-08 2002-09-15 Megtec Systems Ab Verfahren und vorrichtung zur energierückgewinnung aus brennbare bestandteile enthaltenden medien auch bei niedrigen konzentrationen
US5837205A (en) 1996-05-07 1998-11-17 Megtec Systems, Inc. Bypass system and method for regenerative thermal oxidizers
US5753197A (en) 1996-11-01 1998-05-19 Engelhard Corporation Method of purifying emissions
US5768888A (en) * 1996-11-08 1998-06-23 Matros Technologies, Inc. Emission control system
PT1076800E (pt) * 1998-05-07 2005-01-31 Megtec Sys Inc Secador de tela com fonte de calor regenerativa completamente integrada
US8177868B2 (en) * 2002-01-04 2012-05-15 Meggitt (Uk) Limited Reforming apparatus and method
US6832480B1 (en) * 2002-11-27 2004-12-21 Gene Anguil Power generation system utilizing oxidized gases from waste combustion
US7591866B2 (en) * 2006-03-31 2009-09-22 Ranendra Bose Methane gas recovery and usage system for coalmines, municipal land fills and oil refinery distillation tower vent stacks
CA2689004A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-22 Hristo Sapoundjiev Method and apparatus for a hybrid flow reversal catalytic reactor
PL228661B1 (pl) * 2011-04-28 2018-04-30 Inst Inzynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk Sposób utylizacji niskostężonych mieszanek: składnik palny-powietrze ze stabilnym odbiorem energii cieplnej i urządzenie rewersyjne do realizacji tego sposobu

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269115A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Trinity Ind Corp 蓄熱脱臭処理装置
CN1313944A (zh) * 1998-08-21 2001-09-19 关键工程株式会社 蒸发和再生式废水燃烧系统
JP2001304531A (ja) * 2000-04-26 2001-10-31 Taikisha Ltd 蓄熱型の燃焼式ガス処理装置
JP4215375B2 (ja) * 2000-04-26 2009-01-28 株式会社大気社 蓄熱型の燃焼式ガス処理装置
WO2002048814A1 (en) * 2000-12-13 2002-06-20 Megtec Systems Inc. Determination of supplemental fuel requirement and instantaneous control thereof involving regenerative thermal oxidation
CN201429085Y (zh) * 2009-05-18 2010-03-24 青岛华世洁环保科技有限公司 一种新型蓄热式焚烧炉
CN101766952A (zh) * 2009-12-30 2010-07-07 山东理工大学 煤矿乏风瓦斯热氧化装置的气流换向控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
煤矿乏风氧化装置的研制;马晓钟;《矿业安全与环保》;20110228;第38卷(第1期);全文 *
煤矿乏风的蓄热逆流氧化;郑斌等;《煤炭学报》;20091130;第34卷(第11期);全文 *
矿井回风流中低浓度瓦斯利用现状及前景;牛国庆;《工业安全与环保》;20020331;第28卷(第3期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012148294A4 (en) 2013-04-25
US9651249B2 (en) 2017-05-16
WO2012148294A3 (en) 2013-03-07
UA110506C2 (ru) 2016-01-12
AU2011366805A1 (en) 2013-05-09
WO2012148294A2 (en) 2012-11-01
CN103354888A (zh) 2013-10-16
CA2832514A1 (en) 2012-11-01
AU2011366805B2 (en) 2016-06-30
PL394701A1 (pl) 2012-11-05
RU2013136055A (ru) 2015-02-10
US20130089822A1 (en) 2013-04-11
PL228661B1 (pl) 2018-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103354888B (zh) 利用易燃气体和空气的低浓度气体混合物的具有稳定热能回收的方法以及用于实施所述方法的倒流装置
CN208124326U (zh) 一种低热值燃料的催化氧化系统
US5921763A (en) Methods for destroying colliery methane and system for practicing same
AU779240B2 (en) Regenerative type carbon dioxide separator and carbon dioxide separating system
CN102648039B (zh) 用于从气流中除去挥发性有机化合物的方法和设备
CN104456575A (zh) 一种生活垃圾热解燃烧炉及其运行工艺
CN101206027A (zh) 低浓度瓦斯气切换催化反应稳定运行的方法
CN106957541A (zh) 一种线外预热工艺空气的炭黑节能生产方法及装置
CN204756953U (zh) 带余热锅炉的蓄热式废气焚烧炉
KR101867160B1 (ko) 고온튜브부식과 클링커 생성 감소가 가능한 고형연료 열이용 순환유동층 연소보일러, 및 그 작동방법
El-Shafie et al. Integration between energy and exergy analyses to assess the performance of furnace regenerative and ammonia decomposition systems
CN104180382A (zh) 烟气干法急冷系统
CN101135441A (zh) 一种矿井通风瓦斯燃烧及热能利用装置
CN100485260C (zh) 一种低浓度气态烃的燃烧装置
CN204412009U (zh) 部分储气回流蓄热式气体氧化设备
CN205535842U (zh) 生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置
CN201914929U (zh) 氯化法钛白节能型预热器
Kucharczyk et al. Studies on work of a prototype installation with two types of catalytic bed in the reactor for oxidation of methane from mine ventilation air
CA2834946C (en) Heat exchange system
CN202182475U (zh) 热回收焚烧炉
JP2020504282A (ja) 熱交換器およびそれを使用する熱交換方法
JP4173791B2 (ja) 流動焼却炉システム並びに同システムの運転方法
CN201837271U (zh) 一种热交换装置及具有该装置的废气净化系统
CN201021800Y (zh) 一种低浓度气态烃的燃烧装置
CN107166358B (zh) 一种生产双热载体的锅炉系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
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