CN1144975C - 用于从废气中去除污染物的再生氧化器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种再生氧化器，在该氧化器的外壳内安置了一个分离器，从而在该分离器中央的转子转动，以便持续地去除废气所含的挥发性有机化合物和臭气。废气的流动方向被该转子控制，因此，就能使加热介质层和催化剂层中的温度保持恒定。

Description

用于从废气中去除污染物的再生氧化器和方法
技术领域
本发明涉及再生氧化器，尤其是再生热力氧化器和再生催化剂氧化器，在该再生氧化器内中安置了一个分离器，其中，在这种分离器的圆筒中央有一个所谓转子转动着，以便持续地把废气例如挥发性有机化合物(V.O.C)和臭气去除掉。
背景技术
去除包含挥发性有机化合物和臭气在内的废气之常规方法，是物理-化学方法，即浓缩法、氧化法、吸收法以及湿洗法。最近也发展出了利用微生物的生物处理方法。但应用生物处理方法来处理高浓度的挥发性有机化合物和臭气时，却有些技术困难。所以，催化剂氧化法或湿洗法就用得更普遍。
一般来说，再生催化剂氧化器方法用得广泛，因为这些方法比起直接的热力氧化器方法能在较低的温度下去除污染物，因而更节省能量。但通常所用的再生催化剂氧化器方法，是阻尼型的氧化器方法，它采用定时器来反复地吸收和排放挥发性有机化合物。
因此，现有技术的再生催化剂氧化器如图1a所示，具有处理挥发性有机化合物的阻尼器D2与D4，它们分别被用作入口与出口，并被安置在再生氧化器的下部部分，而燃烧室30被安置在上部部分中。加热介质层10与催化剂层20，它们是从氧化了的气体重新获得热量的，被安置在再生氧化器之内。
在如上所述的再生催化剂氧化器中，挥发性有机化合物被穿过阻尼器D2而引入再生氧化器中，在其中，当挥发性有机化合物穿过加热介质层10和催化剂层20时，就被预加热。接着，预加热了的挥发性有机化合物在燃烧室中被去除。已净化的高温气体穿过安置在再生氧化器另一侧上的催化剂层20和加热介质层10，在催化剂层中经受第二次氧化，并被经过阻尼器D4而被排放到大气中，从而热量就被转移到加热介质层。上述过程是由安置在再生氧化器之内的定时器所控制的，该定时器根据固定的时间间歇而逆转流动方向，从而改变流入层和流出层的作用。
换言之，图1a中所示的阻尼器D2与D4以及D1与D3是周期性地关闭和打开的。因此，入口就变为出口，反之亦然。虽然图1a只显示了再生催化剂氧化器，但再生热力氧化器也是以同样方式操作的，且也是受定时器控制的。
然而，当在再生热力氧化器的每个周期之后开启阻尼器时，留在加热介质层与已关闭的阻尼器之间的未经处理的残余挥发性有机化合物气体，在阻尼器D1打开时，就被排放到大气中。
另外，在开启阻尼器时，加热介质层和催化剂层的温度降低，使得燃烧器再度加热，达到合乎要求的必须温度。另外，挥发性有机化合物气体，它们还未达到氧化所要求的温度，就被未经处理地排放到大气中了。
已经有人在这个领域做了大量研究，以便解决这个问题。最有代表性的方法，在US 5562442号和US 5967771号中说明了。
US 5562442号公开了一种再生热力氧化器，它由下方、中央和上方各部分组成，这些部分由壁状隔板划分开，其中，在下部部分中安置了转子。该转子由上部板组件、小孔板组件以及下部固定表面构成。小孔板转动得抵靠着使用辊组件的上部板组件，该辊组件由上部与下部的套筒所固定。
在操作中，阀体部转动并接纳来自入口的气体，并经过一些小孔而把来自入口的气体引向氧化器的其余部分。然后，处理过的气体经过小孔而被转动的阀体部所接纳。转动的阀体部在转动时由对应于下部固定表面以及上部组件的调节组件所支承。
但小孔板组件是对着组件的底板水平地转动的。因此，就需要大的密封覆盖面积，并涉及复杂因素，还可能出现机械故障。所以，就不可能完全密封，并会增加制造成本。
US 5967771号公开了一种转动的再生氧化器，它包括两个以上加热介质层和催化剂层，并包括一件式转动元件，该元件竖直地安置在再生氧化器中央，并在内部被区分为3个包含了区分板的分离的通道。包括了区分板的转动元件，像一件式流动分配器那样转动。
在操作中，气体从入口经过转动元件而流入舱室的入口区，并流经加热介质层的入口部分。已净化气体被推得经过加热介质层的另一个部分，然后去往出口。
在转动时，由于转动元件和区分板是对着加热介质层10的支承部分水平地转动的，就需要对3个分离的通道舱室与一件式转动元件之间的区域，以及对上部区分板与加热介质层的底部之间的区域，进行密封。
另外，转动元件和3个分离通道舱室要求大的剖面密封面积，这样会导致成本增加，且会出现如US 5562442号一样的密封问题。
发明内容
按照本发明的一个推荐构造实施例而采用的再生氧化器，上述缺点就会被克服，在其中，一个分离器被安置在再生氧化器的外壳之内，从而，该分离器的中央转动，以便持续地去除废气例如挥发性有机化合物和臭气。
因此，本发明提供一种新颖的再生热力氧化器，在该氧化器中，挥发性有机化合物气体穿过以陶瓷材料包封的加热介质层，并在燃烧室中被氧化。
本发明还提供一种新颖的再生催化剂氧化器，在该氧化器中，催化剂层被添加到上面提到的再生热力氧化器的加热介质层上，能使挥发性有机化合物气体以较低的温度被氧化。
按照本发明的第一方面，提供一种用于从废气中去除污染物的再生氧化器，包括：长的外壳，它具有入口管子和出口管子；加热介质层，它在外壳之内沿着周边安置；装配了燃烧器或电加热器的燃烧室；分配圆筒，它安置在外壳中央；分离器，它与加热介质层以及被入口室所隔离的下部部分相接触；以及安置在分配圆筒之内的转子。
按照本发明的第二方面，提供一种把废气中的污染物去除的方法，包括下列步骤：(a)提供一种再生氧化器，它具有：带了入口管子和出口管子长的外壳；在外壳之内沿着周边安置的加热介质层；装配了燃烧器或电加热器的燃烧室；安置在外壳中央的分配圆筒；与加热介质层以及被入口室所隔离的下部部分相接触的分离器；以及安置在分配圆筒之内的转子；(b)使流入的废气经由入口管子流入转子中，并被分配翼分配给分离器；(c)使流入的废气朝上流经加热介质层，并在燃烧室中被处理；(d)使已净化气体朝下流经加热介质层；(e)使已净化气体穿过转子，并去往转子圆筒的内部部分；(f)使已净化气体穿过转子的下出口孔，并经由出口管子而排放到大气中。
附图说明
现在，以举例的方式，参照附图说明本发明，在这些附图中：
图2是本发明的再生氧化器的简略透视图；
图3是沿着图2中线段A-A截取绘成的简略剖视图；
图4是分离器和转子的简略透视图；
图5a与5b是分别沿着图3中线段B-B与C-C绘成的简略剖视图；
图6a与6b显示装配了弹簧装置和O形环以便防止流入与流出的
气体混合的分配区。
具体实施方式
在各幅图纸中，各个标号所代表的是：1为再生氧化器、1a为入口管子、1b为出口管子、2为入口室、3为出口室、10为加热介质层、20为催化剂层、30为燃烧室、31为燃烧器、100为分离器、101为外壁、110为分配圆筒、111为圆筒孔、112为上轴承、113为下轴承、120为隔离板、200为转子、210为分配翼、220为转子圆筒、221为上出口孔、222为下出口孔、230为上轴、240为下轴、250为转子罩、251为出口开口、252为竖直隔板、253为清洗区段、300为驱动系统、301为齿轮电动机、302为减速器、303为齿轮、510为清洗气体供应管路、520为弹簧装置、530为新鲜空气清洗器、540为密封装置(O形环)以及550为分离器内壁。
虽然对再生催化剂氧化器和再生热力氧化器都适用，但为了方便起见，所说明的各个实施例还是以再生催化剂氧化器为基础。
因此，在整个本说明书中，术语“再生氧化器”指的是再生热力氧化器和/或再生催化剂氧化器。
图2所示筒状再生氧化器1，包括：管子1a，它作为入口用以处理废气例如挥发性有机化合物和臭气的；加热介质层10，它环绕地安置在再生氧化器1的外壳之内；催化剂层20，它环绕地安置在加热介质层上方；燃烧室30，它装配了使气体在那儿发生燃烧的燃烧器31或电加热器；分配圆筒110，它安置在外壳中央；以及分离器100，它具有圆筒孔111，该孔围绕着带有隔离板120的分配圆筒，这些隔离板防止废气与已净化气体混合。
加热介质层中的载体，可以由一种或多种陶瓷材料(蜂巢状的或鞍状的)、金属模板即金属板构成，这要依特定用途而定。
催化剂层可以填充上一种催化剂例Pt/TiO2、锰、氧化铬、碱金属、铝、精密的金属或者其合成物。
图4中所示的分离器100，包括与氧化器的内壁相配合的筒状外壁101，以及被隔离板120按相同间隔而隔成的多个小舱。分离器中的小舱具有扇形形状，因为外圆筒的圆周与分配圆筒110的圆周有差别。分离器的上部部分与加热介质层相接触，且下部部分被入口室2及出口室3所隔离。
圆筒孔111根据转子的转动位置用作入口或出口，且它在与转子200的上轴230相连接的内部中央中具有上轴承112。也就是说，上轴承112连接着转子200的上轴230，且下轴240在出口室3的底部连接着下轴承(图中未显示)，以便能用驱动系统300而转动。
转子200安置在分配圆筒110之内，该转子包括下列部件：转子圆筒220，它具有多个分配翼210，这些分配翼围着周边的间隔是相等的；转子罩250，它围着那些分配翼，并具有一个收集已净化气体的孔；出口孔222，它连接着出口管子1b；以及驱动系统300，它使转子按特定速度转动。
转子200由分配翼210、上出口孔221以及下出口孔222构成。转子罩250竖直地罩着那些分配翼210的大约一半，同时罩着分配翼210的底下的那一半。换言之，转子罩250罩着那些分配翼210的周边的约1/4。分配翼210顶上的那一半被安置在分配圆筒110之内。因此，具有分配翼的下部部分，就成了供废气所用的入口，而上出口孔221则成了已净化气体所用的出口。
分配翼210在转子的上部部分上沿着周边被安置得间隔相等，且如上文所提到的那样，转子罩210罩着分配翼的大约一半。一块下部的板(图中未显示)，用作密封件，被定位得在转子的下部部分中与转子圆筒相垂直。因此，就能防止废气与已净化气体相混合。
出口开口251位于转子罩250中，它与分离器100交迭而使已净化气体可以按常规排放，并防止废气与已净化气体在穿过上出口孔221之前混合起来。废气被引导处的分离器100的下部部分，被密封装置540分隔地密封，以便与转子罩250完全密封开。
在图5b所示的出口开口251的另一侧上，有着转子罩的一块竖直隔板252，它防止废气与已净化气体在圆筒孔111中混合，同时，废气与已净化气体被持续地引入和排出。竖直隔板252比分配圆筒中周边上打穿的圆筒孔的宽度要宽阔一些。该隔板根据转子的转动而打开和关闭圆筒孔。
在一个推荐实施例中，有一个清洗区段253，该区段被安置在流入分配区和流出区之间的转子之内。
在另一个推荐实施例中，可采用物理的、气动的或液动的装置，对分离器内壁550的表面与分配翼210之间的间隙加以密封，以防止废气与已净化气体混合，如图6所示那样。密封材料例如高张力的特氟纶(Teflon)，以及弹簧装置，均可安装在如图6a所示的这个间隙中。为了加强对转子200和分离器110的内表面的密封，也可采用一个密封装置540，例如采用O形环。如图6b所示，该O形环被安装在转子200的上部部分、转子罩250的下部部分以及出口开口251的底部中。
驱动系统300由齿轮303和减速器302构成，从而转子与该驱动系统之间的连接装置就可以是传动链或传动带。
在操作中，以及按照图3，废气被经由入口管子1a而引入。这些气体流入安置在再生氧化器1的转子200中，并被分配翼210分配给分离器100。
因此，大约一半的分配翼就成了入口，而另一半则成了出口。通过转子200的转动，被安置在分离器100中央的圆筒孔111，就依据转动位置而充当了废气所用的入口或者已净化气体所用的出口。
被引入分配翼中而未被转子罩罩住的废气，逐步穿过分离器100、加热介质层10以及催化剂层20，并最终在燃烧室中被氧化。已净化气体在氧化器的相反的一侧，逐步穿过催化剂层20、加热介质层10以及分离器100。然后，已净化气体穿过转子200的出口开口251以及上出口孔221，并被引向转子圆筒220的内部部分。这些气体穿过下出口孔222，并经由出口管子1b而被排放到大气中。
包含挥发性有机化合物和臭气的废气，流经安置在分离器100中央的分配圆筒110的筒状孔111，并被分配到被分离器100所划分的那个区域里。然后，这些气体流向加热介质层10和催化剂层20。流入的气体吸收来自已净化气体的热量，并穿过预加热了的加热介质层10和催化剂层20，然后，被燃烧器31或电加热器在200-400℃的温度下以最小的热量而氧化。
在没有催化剂层，例如在再生热力氧化器的情况下，燃烧室的温度可以保持为760-850℃。
已净化气体由于加热介质层10散热而穿过该层，从而升高了加热介质层的温度。这些气体经过圆筒孔111以及安置在转子圆筒220中的上出口孔221和下出口孔222。然后，已净化气体流向出口室3，并通过出口管子1b而被排放。
转子200被借助于控制装置例如变极器而被齿轮电动机301和调节器302以某种速度驱动。如上所述，气体的流入和流出，由转子调节，且加热介质层和催化剂层的功能是根据转子的位置而逆转的。因此，针对每一种定位的加热介质层和催化剂层的恒定温度就能保持，使得废气能被预加热，且能以最小的热量被氧化。
图5a所示出口开口251的每一侧上的转子罩250的竖直隔板部分252，防止废气与已净化气体相混合，同时，废气与已净化气体被持续地引入和排放。
由于竖直隔板部分252比分配圆筒的周边中穿成的圆筒孔的宽度更宽阔，该部分就根据转子的转动而打开和关闭圆筒孔。如果废气被引入由隔离板所划分的分离器的小舱中，且已净化气体被从邻接的小舱中排放出来，那么，就会防止圆筒孔被这两种小舱分享。当气体的引入或排放完成时，处理过程就继续到下一个步骤，因而就避免了废气与已净化气体相混合。
根据显示了入口室2的剖面的图5b来看，废气流入而经过分配翼210，但并不被转子罩250罩住，且被引入转子圆筒220的上出口孔221中的已净化气体，是在转子圆筒220之内流动的和经过下排放孔222排放的。这些气体经过安置在排放室3中的出口管子而被排放到大气中。
另外，使转子罩250与转子圆筒220相隔离的下隔离板(图5b中未显示)，防止了废气与已净化气体相混合。
如图5所示，本发明是根据转子罩250而加以说明的，该转子罩里面具有分配翼210，但转子罩250没有分配翼也能以相似方式起作用。
考虑到转子的转动方向，在竖直隔板252的另一侧安置了一个清洗区段253。当废气被根据转子200的转动而引入由隔离板120所划分的扇形类型分离器小舱时，且已净化气体正在经过分离器的同一侧时，停留在加热介质层10和催化剂层20中的废气，就能与已净化气体一起经过圆筒孔111而被排放进大气中。为了防止这种情况，就要有一个清洗器用于这个迭交区段。
一条清洗气体供应管路510加装到了图6所示的分配翼210中。周围空气或已净化气体能被用作清洗气体，由这种扇形小舱供应。采用清洗气体的目的，是为了把加热介质层10和催化剂层20中未经处理的废气向下吹往燃烧室30，同时转子200也规则地转动。然后，清洗气体被作为已净化气体经过出口分配板而排放。
尽管废气反复流入及已净化气体反复排放是由转子200和分配翼210的转动所执行的，但流入区和流出区却在圆筒孔111处重叠，导致气体混合。这样，竖直隔板252就被用来避免这种混合。
对于分离器内壁的表面与分配翼210之间的间隙，可以如图6所示那样进行密封，以便防止废气与已净化气体相混合。密封位置显示于图6a与6b中了。
如上所述，本发明提供一种新颖的再生氧化器，它具有安置在外壳中的转子，能使废气完全被净化，且能进行持续而有效率的操作。另外，通过控制废气的流动方向，所利用的转子的恒定温度，就能在加热介质层和催化剂层中得到保持，因而节省能量。

Claims (12)

1.一种用于从废气中去除污染物的再生氧化器，包括：
长的外壳，它具有入口管子和出口管子；
加热介质层，它在外壳之内沿着周边安置；
装配了燃烧器或电加热器的燃烧室；
分配圆筒，它安置在外壳中央；
分离器，它与加热介质层以及被入口室所隔离的下部部分相接触；以及
安置在分配圆筒之内的转子。
2.根据权利要求1所述的再生氧化器，其特征在于：催化剂层被沿着周边安置在加热介质层上方。
3.根据权利要求1所述的再生氧化器，其特征在于：分离器包括一层圆筒外壁，该外壁与外壳的内壁相配合，并被隔离板划分成多个小舱。
4.根据权利要求1所述的再生氧化器，其特征在于：转子包括具有多个分配翼的转子圆筒、围绕着分配翼的转子罩以及与出口管子相连接的出口孔。
5.根据权利要求4所述的再生氧化器，其特征在于：具有上出口孔与下出口孔的分配翼，被安置在转子的上部部分中沿着周边间隔相等的位置，且大约一半上述分配翼被转子罩罩住。
6.根据权利要求1所述的再生氧化器，其特征在于：一个分离清洗部分被安置在流入分配区与流出区之间的转子之内。
7.根据权利要求1所述的再生氧化器，其特征在于：一块竖直隔板被安置在清洗部分另一侧上的转子之内。
8.根据权利要求1所述的再生氧化器，其特征在于：分离器内壁的表面与分配翼之间的间隙，被特氟隆、弹簧装置、O形环、气动的或液动的装置密封。
9.一种把废气中的污染物去除的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种再生氧化器，它具有：带了入口管子和出口管子长的外壳；在外壳之内沿着周边安置的加热介质层；装配了燃烧器或电加热器的燃烧室；安置在外壳中央的分配圆筒；与加热介质层以及被入口室所隔离的下部部分相接触的分离器；以及安置在分配圆筒之内的转子；
(b)使流入的废气经由入口管子流入转子中，并被分配翼分配给分离器；
(c)使流入的废气朝上流经加热介质层，并在燃烧室中被处理；
(d)使已净化气体朝下流经加热介质层；
(e)使已净化气体穿过转子，并去往转子圆筒的内部部分；
(f)使已净化气体穿过转子的下出口孔，并经由出口管子而排放到大气中。
10.根据权利要求9所述的从废气中去除污染物的方法，其特征在于：催化剂层被沿着周边安置在加热介质层上方。
11.根据权利要求9所述的从废气中去除污染物的方法，其特征在于：分离清洗部分被安置在流入分配区与流出区之间的转子之内。
12.根据权利要求9所述的从废气中去除污染物的方法，其特征在于：竖直隔板部分被安置在转子之内的清洗部分的相反一侧。
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