TW202400288A - 廢氣處理系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於處理包括含量高達250 ppm之氨之濕廢氣之排氣系統，該系統包括：除濕器系統，其包括用於提供濕廢氣流之濕空氣入口；廢氣入口，其用於提供除濕廢氣流；儲氨材料，其經配置以自該廢氣入口接收該除濕廢氣；氨氧化觸媒，其配置在該儲氨材料之選定部分下游；及加熱裝置，其用於在氣體通過該儲氨材料之該選定部分之前加熱氣體以釋放儲存於其中之氨以用於在該氨氧化觸媒上進行處理；其中該系統經組態使得該儲氨材料之該選定部分隨時間改變；且其中自該除濕器系統接收由該廢氣入口提供之該除濕廢氣流。

Description

廢氣處理系統
本發明係關於一種用於處理廢氣且特定而言用於處理濕廢氣之系統及方法，該濕廢氣包括需要處理之相對較低濃度之氨。該系統對於處理自畜舍產生之濃度較低且可變之氨排放物係特別有用的。
動物通常在諸如畜棚、籠子或棚屋(一般為「畜舍」)之相對較小空間中飼養。此拘限空間可潛在地導致容納牲畜之空間之所含氣體氛圍中之污染物濃度不期望地高。典型污染物包含NH 3、VOC、H 2S、生物氣溶膠(諸如可自飼料及糞肥顆粒產生且可包含細菌之有機或無機微粒)及諸如此類。因此，畜棚內之空氣品質關係到動物及工人兩者之健康。此外，向外部排放之排放物可導致問題且可受製於排放物限值。
舉例而言，在家禽飼養方面，要求NH 3在家禽呼吸之空氣中應限制於25 ppm (US之OSHA)。雖然此係可實現的，但高達50 ppm至200 ppm之濃度亦係已知的。排放物通常係不恆定的且隨動物之數量、年齡及活動而增加(VDI 4255第2部分)。
對於動物飼養，畜棚/畜舍中之空氣交換速率取決於外部溫度。在夏天，交換速率可係高的，而在較冷天氣，其通常非常低以避免產生可影響動物健康之太多穿堂風。低空氣交換速率惡化動物/工人呼吸之空氣中之污染物濃度。
此刻特別關注降低畜棚內部之污染物濃度以及向外部之排放。最少化此等有機及無機空氣污染物之當前最先進技術依賴於具有相關聯高投資成本之洗滌器與生物過濾器系統。在操作中，使用相對高體積之新鮮水且因此獲得高體積之有機污染之灰水。
CN11113567闡述旋轉吸附劑材料床以便更好地使整個床飽和而不浪費未使用之吸附劑。一旦吸附劑材料係飽和的，便將其丟棄且更換。
EP 2581127 A1係關於一種空氣淨化方法，藉由該空氣淨化方法，藉助於UV輻射、較佳地藉助於光氧化來分解污染物、較佳地VOC，並且可藉由觸媒轉化器來氧化殘留污染物。
EP 1930065係關於一種包含兩個或多於兩個處理單元之用於VOC氣體之處理組合件。
KR 20180035351係關於一種氨移除設備及方法。
DE 202006002505係關於一種用於清潔受VOC污染之廢空氣流之緊湊系統，該緊湊系統之應用適合於低排放濃度及高排放濃度兩者。
KR 20130052393係關於一種節能型易失性有機化合物移除裝置以及使用該裝置之易失性有機化合物移除方法。
KR 20120082163係關於一種用於處理同時含有氣味及污染物(諸如易失性有機化合物)之廢氣之方法。
相應地，期望提供用於處理此等廢氣之經改良系統及方法及/或解決與先前技術相關聯之問題中之至少某些問題，或至少提供該等系統及方法之商業上可行之替代方案。舉例而言，來自包括HVAC系統之畜舍及建築物之廢氣包括水/濕氣，使得仍需要削減存在於濕廢氣中之污染物。特定而言，目標係實現直接在氣相中對氨進行觸媒破壞以使空氣再循環回到內部或排放至外部。
根據第一態樣，提供一種用於處理包括含量高達250 ppm之氨之濕廢氣之排氣系統，該系統包括： 除濕器系統，其包括用於提供濕廢氣流之濕空氣入口； 廢氣入口，其用於提供除濕廢氣流； 儲氨材料，其經配置以自該廢氣入口接收該除濕廢氣； 氨氧化觸媒，其配置在該儲氨材料之選定部分下游；及 加熱裝置，其用於在氣體通過該儲氨材料之該選定部分之前加熱氣體以釋放儲存於其中之氨以用於在該氨氧化觸媒上進行處理； 其中該系統經組態使得該儲氨材料之該選定部分隨時間改變；且 其中自該除濕器系統接收由該廢氣入口提供之該除濕廢氣流。
現在將進一步闡述本發明。在以下段落中，更詳細地定義本發明之不同態樣。如此定義之每一態樣可與任何一或多個其他態樣組合，除非明確指示相反含義。特定而言，指示為較佳或有利之任何特徵可與指示為較佳或有利之一或多個任何其他特徵組合。
以下論述特別聚焦於處理來自禽舍(包含雞舍)之氨，但應瞭解，本發明同樣適用於其他牲畜環境(諸如豬舍)且適用於需要處理低濃度氨之其他情況。
本發明允許在氣相中對氨進行直接觸媒處理。特定而言，本發明提供直接在濕廢氣之氣相中以低濃度且在低溫下處理氨而無需像在洗滌器或生物過濾器系統中那樣使用液相。低溫觸媒氣體處理系統可僅用風扇及氣體加熱器之電力來操作，且除了廢棄吸附劑材料或觸媒外不具有任何不斷招致之副產物。
用觸媒直接處理低溫廢氣趨向於具有低轉換效率。已知觸媒趨向於在遠高於環境溫度之溫度下更有效地操作。為了使對廢氣進行加熱之能量輸入高效，不期望處理具有低氨濃度位準的大體積之廢氣。發明人現在已發現，本文闡述之系統及方法克服了此等問題。特定而言，待處理氨之濃度可顯著地增加，使得僅需要經加熱觸媒處理較小體積之富含污染物之廢氣。
發明人已發現，其可應用一般在汽車排氣領域中使用之技術(諸如氨氧化觸媒及儲氨床)以處理低位準排氣濃度。此系統對於處理在低溫(諸如環境溫度或大約環境溫度)下及以低濃度(甚至低至10 ppm)提供之氣體係特別有利的。由於可使用已經可大規模生產之現有已知組件，因此本文闡述之系統之生產成本可顯著地降低。
此外，系統准許在觸媒上處理連續氨流，儘管所產生之位準存在自然變化。
本發明係關於一種用於處理包括氨之廢氣之排氣系統。具體而言，本發明係關於一種用於處理包括氨之濕廢氣之排氣系統，該系統包括除濕器系統且經組態使得經配置以接收該濕廢氣並吸收氨之儲氨材料之選定部分隨時間改變。
在本發明之特別較佳實施例中，儲氨材料設置在旋轉吸附劑床內。相應地，本文將在標題「輪系統」下進一步闡述一般系統。本文亦闡述排氣系統之除濕器系統之較佳實施例。在章節標題「除濕器輪系統」下闡述之一項實施例中，除濕器系統基於如本文中在「輪系統」下闡述之等效特徵，且此等特徵可同樣地擴展至「除濕器輪系統」之特徵，除非內容脈絡另有明確指示。在章節標題「除濕器閥系統」下闡述除濕器之進一步實施例。
除濕器系統配置在儲氨材料及氨氧化觸媒上游且藉由對包括氨之濕廢氣進行除濕而向排氣系統之其餘部分提供除濕廢氣流。除濕器包括用於提供濕廢氣(諸如來自畜舍之包括氨之廢氣)流之濕空氣入口。除濕器向本發明之排氣系統之廢氣入口提供除濕廢氣流。
排氣系統包括用於獨立於其他氣體而移除水之除濕器系統。藉由自(舉例而言)畜舍空氣移除水，可使通風及水濃縮解耦。透過將水與畜舍空氣解耦，特別係在較冷溫度下，可藉由減少來自畜舍之空氣吹掃同時水蒸氣濃度仍保持在不影響牲畜健康及價值之足夠低之位準來增加能量節省。
藉由選擇性地移除水(除了在單獨步驟中移除氨之外)，可減少吹掃空氣量，此意味著需要較少新鮮空氣進入畜舍，從而使得加熱成本較低。
發明人已發現，廢氣之含水量抑制了其他處理系統之機制。舉例而言，已發現濕氣因堵塞活性位點而降低觸媒效能。就加熱效率而言，發明人亦已發現，需要增加能量來對濕廢氣進行加熱，此降低系統之整體效率。
現在將在章節標題「輪系統」下進一步闡述排氣系統之廢氣入口、儲氨材料、氨氧化觸媒及加熱裝置，且因此係關於在除濕器系統下游之用於處理氨之排氣系統之章節。
輪系統廢氣係待排放或排出之氣體。在本發明之內容脈絡中，廢氣係含有氨積聚之濕氣體，鑒於健康及安全考量而需要對該濕氣體進行處理以確保符合排放物限值，或確保內部環境保持在容許位準。在畜舍(舉例而言，禽舍或豬舍)之內容脈絡中，廢氣係畜舍內含有動物產生之氨之空氣，將該空氣帶出畜舍以在本文闡述之廢氣系統內進行處理，從而排放至外部或再循環至畜舍氛圍中。
排氣系統係用於處理包括含量高達250 ppm之氨之濕廢氣。較佳地，濕廢氣包括自1 ppm至50 ppm之氨，較佳地5 ppm至30 ppm且最佳地10 ppm至25 ppm之氨。亦即，系統較佳地係用於處理包括此等量之氨之濕廢氣。如上所述，禽舍中之氨位準限制於不超過20 ppm，因此，自此等畜舍排放之氣體將具有需要處理之少於20 ppm之氨。本裝置及設備提供用於處理此等低位準之氨之高效方法。
由於氨之天然來源，氨之ppm濃度當然會波動。以上濃度範圍係在廢氣系統之操作週期(不包含系統所需要之任何啟動或預熱週期)內之平均濃度。
較佳地，系統包括用於推動或拉動氣體穿過系統之一或多個風扇。此風扇之組態將取決於待處理氛圍中所需要之期望空氣交換速率。有利地，整個系統可由單個風扇驅動。
系統包括廢氣入口。此將係用於提供除濕廢氣流之進氣口。廢氣(即濕廢氣)取自含有待處理氨(源氣體)之氛圍，諸如畜舍氛圍。廢氣可用風扇抽吸至入口中，且通常涉及(舉例而言)畜舍空氣處置系統內之習用進氣口。
廢氣入口將在源氣體之環境溫度下提供氣體。在畜舍之內容脈絡中，此通常將係10℃至40℃。較佳地，進入系統之濕廢氣及/或進入廢氣入口之除濕廢氣在環境溫度下。較佳地，廢氣將在5℃至60℃、較佳地5℃至50℃、更佳地10℃至40℃且最佳地20℃至30℃下。可利用加熱及/或冷卻來控制畜舍中之環境空氣之溫度。一般而言，對於某些動物，在冬天提供加熱可係沒有必要的。
系統包括經配置以自廢氣入口接收除濕廢氣之儲氨材料。較佳地，儲氨材料包括沸石或活性碳，諸如活性炭。合適儲氨材料係汽車廢氣處理系統領域中眾所周知的。
沸石由重複之SiO 4、AlO 4、四面體單元構成，該等四面體單元(舉例而言)以環形式鏈接在一起以形成具有分子尺寸之規則晶體內腔及通道之架構。特定四面體單元(環部件)配置產生沸石之架構，且按照慣例，國際沸石協會(IZA)給每一唯一架構指派唯一三字母代碼(例如，「CHA」)。沸石亦可按孔大小(例如存在於沸石架構中之四面體原子之最大數量)進行分類。如本文定義，「小孔」分子篩(諸如CHA)含有八個四面體原子之最大環大小，而「中孔」分子篩(例如MFI)含有十個四面體原子之最大環大小；且「大孔」分子篩(諸如BEA)含有十二個四面體原子之最大環大小。
用於儲存氨之最佳沸石係小孔沸石。小孔沸石對氨更具選擇性，且因此在存在其他氣體物種時可降低儲氨之競爭。較佳地，小孔沸石具有選自由以下各項組成之群組之架構結構：AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、EMT、GME、KFI、LEV、LTN及SFW，包含其兩者或多於兩者之混合物。特別較佳的係，沸石具有CHA或AEI類型架構結構。
沸石可呈H+形式或可負載有金屬(舉例而言，與金屬進行離子交換)。銅及/或鐵負載係特別較佳的。在採用負載金屬之沸石之情況下，沸石可具有在範圍1wt%至6wt%、較佳地3wt%至5.5wt%內且最佳地為約4wt%之金屬負載。
此等吸附劑材料用於在正常流條件下累積待儲存材料，但在加熱時釋放所儲存材料。以此方式，氨濃縮在固體儲存材料上，然後以更濃縮之形式釋放至氣相中。
儲氨材料可較佳地安置在諸如蜂窩體、波形基板(諸如波形玻璃紙或石英纖維片)或板之合適基板上。另一選擇係，吸附劑材料(儲存材料)自身可以整體材料之形式或以球丸或珠粒之形式來擠出。舉例而言，吸附劑材料可包括吸附劑珠粒材料之填充床。吸附劑材料之性質將取決於系統之背壓要求。
最佳地，儲氨材料包括一或多個沸石或活性碳。較佳地，吸附劑材料包括兩個或多於兩個沸石之混合物。此等材料可以分區組態來提供，該分區組態在儲存材料之不同區域中具有不同沸石。
在一項實施例中，儲氨材料可以適合於儲存易失性有機化合物(VOC)之材料來提供。VOC之儲存及處理可允許改善畜舍之氣味，並且避免任何相關聯之健康風險。
自動物或其環境(包含飼料及墊子)釋放之易失性有機化合物亦可存在於畜舍環境中。如ISO 16000-6中所引用，VOC由WHO定義為沸點在自(50℃至100℃)至(240℃至260℃)之範圍內之任何有機化合物，對應於在25℃下具有大於102 kPa之飽和蒸汽壓力。VOC包含醇類、醛類、胺類、酯類、醚類、烴類(高達約C10)、酮類、含氮化合物、酚類、吲哚類及其他芳香族化合物、萜烯類及含硫化合物。此等在藉由引用併入本文之「豬糞便處置期間釋放之氣味之表徵：第一部分。氣味物質與所感知氣味濃度之間的關係」(Blanes-Vidal等人，大氣環境43 (2009) 2997-3005)中進行了論述。
適合於儲存揮發性有機化合物(VOC)之材料可係用於儲存氨之相同材料，或可提供對於VOC具有比氨更佳之儲存效能之另一種材料。舉例而言，用於儲存VOC之合適材料將係中孔或大孔沸石。因此，可提供小孔沸石(用於氨)及中孔/大孔沸石(用於VOC)之混合物(呈混合、分區或分層組態)。較佳大孔沸石之實例包含沸石Y及β。在此等實施例中，VOC將同時釋放且利用相同氧化觸媒來分解。此可需要比單獨氨更高之觸媒溫度。
相應地，在較佳實施例中，與儲VOC材料一起提供儲氨材料，其中儲氨材料包括小孔沸石，且其中儲VOC材料包括中孔或大孔沸石。較佳地，作為混合物或在不同區中或在各層中提供儲氨材料及儲VOC材料。對於分區組態，一種材料將在另一種材料上游。
系統包括配置在儲氨材料之選定部分下游(即，在接收經加熱氣體以使氨解吸之儲氨材料之部分下游)之氨氧化觸媒。已知用於氨氧化觸媒之材料係眾所周知的且在此處將係合適的。觸媒可包括一或多個PGM，舉例而言，且可具有分層或分區組態。若期望與處理氨所需要之觸媒分開之觸媒處理VOC，則分區及分層實施例(較佳地在單個基板上)可係較佳的。
因此，本發明係特別有效的，因為如本文闡述之觸媒可用於將氨轉化為基本上氮氣(N 2)及水(H 2O)。相反，諸如用於基於用臭氧之UV氧化以及光解進行VOC氧化之已知系統使存在於排放蒸汽中之任何氮完全氧化，從而引起產生使用本系統有利地避免之有害氮氧化物(NO x)。
相應地，較佳的係，排氣系統不包括光反應器、用於產生UV光之構件或用於產生臭氧之構件。因此，方法較佳地不包括光解或臭氧分解(即供應用於物種之氧化之臭氧)。
系統包括用於在氣體通過儲氨材料之選定部分之前加熱氣體以釋放儲存於其中之氨以用於在氨氧化觸媒上進行處理之加熱裝置。存在下文論述之加熱器之若干個特定組態，但主要考量係加熱器應提供熱氣體流以使其通過儲氨材料且釋放所累積氨。加熱器經組態以僅加熱經過選定部分之氣體，因此僅釋放彼部分上之氨。亦即，不通過儲氨材料之選定部分之廢氣未由加熱器加熱，且因此保持在環境溫度下。此意味著可在穿過儲氨材料之加熱氣體流中以較高濃度釋放顯著量之氨。此增加處理之效率。
本發明之一個益處係，在儲氨材料中實現之可釋放儲存准許氨之濃縮。較佳地，傳遞至觸媒之氨之濃度係初始廢氣之至少2倍大，較佳地至少5倍且更較佳地至少10倍，又更加地至少20倍。在儲存氨及VOC之實施例中，此等氨亦將同時釋放。
儲氨材料之選定部分將較佳地係儲氨材料之至多50%。然而，較佳地，選定部分將係儲氨材料之自1%至15%，較佳地5%至10%。當儲氨材料係如下文論述之旋轉吸附劑床時，選定部分將係自中心軸線延伸之扇區。選定部分之大小決定正在排出氨之儲氨材料與正在充入之部分之比率；較佳地，儲氨材料之充入係排出之至少5倍。
較佳地，加熱裝置經組態以在氣體通過儲氨材料之選定部分之前將除濕氣體加熱至自50℃至300℃、較佳地100℃至250℃且最佳地150℃至200℃之溫度。目標溫度將取決於將所儲存氨自下游儲氨材料釋放所需之熱。
加熱器意欲僅加熱選定部分，使得儲氨材料之其餘部分可繼續自氣體流積聚氨。正在加熱之空氣可係自廢氣入口、自如下文論述之再循環空氣管道或自取自新鮮空氣入口之新鮮空氣獲得。吸入新鮮空氣有優勢，因為此避免使污染物與熱源接觸。舉例而言，若使用電感應加熱器，則此加熱器可在使用期間因空氣中污染物而降解。
在加熱裝置之一個組態中，其位於廢氣入口與儲氨材料之間。最簡單之組態因此將係提供經配置以加熱通過氣體流之電阻式加熱器線圈，其中該線圈經配置以僅加熱傳遞給選定部分之氣體。此加熱器可係電氣的，如上所述，或基於燃料之燃燒。較佳地，加熱器係氣體燃燒器，較佳地丙烷、天然氣或沼氣燃燒器。此等加熱器尤其對於諸如畜舍之位置係有用的，因為在此等位點往往有可用之丙烷及諸如此類供應。在一項實施例中，丙烷可作為用於燃燒之氧源與自氨氧化觸媒下游之出口再循環之氣體一起供應。此後燃器用於進一步淨化正處理之氣體。
較佳地，該加熱氣體流係用自物種之觸媒處理獲得之熱進行加熱的。藉由使自物種之放熱分解獲得之熱再循環，可將系統維持在自熱條件中。換言之，系統可在無需來自外部加熱器之任何熱輸入之情況下而是僅用藉由觸媒分解產生之熱連續地操作，從而進一步改良系統效率。在加熱廢氣流係除濕廢氣之一部分之情況下此係特別有效的，因為發明人發現，濕氣缺乏提高加熱廢氣之效率。相應地，在能量再循環改良之情況下，可自觸媒處理保持充足熱且將熱轉移至待處理廢氣以便維持自熱條件。
在另一組態中，加熱裝置可位於儲氨材料與氨氧化觸媒之間，且其中系統進一步包括用於使在氨氧化觸媒上處理之氣體之至少一部分再循環至儲氨材料之選定部分上游之管道。亦即，系統可使自氨氧化觸媒傳遞出之氣體中之一些氣體再循環至儲氨材料之選定部分上游之位置以提供加熱氣體流。
另一選擇係，加熱裝置可係經配置以自氨氧化觸媒下游之氣體回收熱之熱交換器。在此實施例中，自氨氧化觸媒傳遞出之氣體並未經物理再循環，但其熱由熱交換器回收且用於加熱傳遞至儲氨材料之選定部分之氣體之一部分。藉由使用此熱交換器，發明人已發現，不需要儲氨材料之選定部分上游之另一加熱器，使得較佳地，在儲氨材料之選定部分上游不存在另一加熱器(即，用於加熱進入儲氨材料之氣體)。然而，可較佳的係，第二加熱裝置位於儲氨材料與氨氧化觸媒之間且經組態以將傳遞至氨氧化觸媒之氣體加熱至200℃至300℃。
系統經組態使得儲氨材料之選定部分隨時間改變。此意味著儲氨材料之一個部分正在排出氨，而儲氨材料之其餘部分(一或多個其他部分)正在充入氨。由於選定部分隨時間改變，因此每一部分將具有在其充入氨時之第一時間週期及在其排出氨時之第二時間週期。
當然應瞭解，預期以上組態當在操作中時用於系統，而在啟動期間或在某些條件下可需要所有儲氨材料儲存氨(即，加熱器不用於加熱傳遞至選定部分之氣體)，使得存在足以處理之量。
可設想系統之各種組態，藉此儲氨材料之選定部分隨時間改變。在每一例項中，選定部分需要相對於加熱氣體供應器且相對於配置在儲氨材料之選定部分下游之氨氧化觸媒(此兩者必須一起移動使得加熱氣體將氨自儲存材料解吸，該氨然後由觸媒處理)移動。考量到管道之複雜性及儲氨材料(諸如吸附劑床)之簡單，使儲氨材料移動一般將係最適當的。
允許儲氨材料之選定部分隨時間改變之特別較佳配置係使儲氨材料組態為旋轉吸附劑床。亦即，較佳地，儲氨材料設置在吸附劑床內，該吸附劑床經配置以旋轉，使得在使用中儲氨材料之不同部分各自依次與經加熱氣體接觸。
對於旋轉吸附劑床，床可較佳地經組態而以恆定速率連續地旋轉。另一選擇係，床可經組態而以預設定、較佳地均勻間隔逐步旋轉(「旋轉器圓柱」類型組態)。連續旋轉係較佳的，因為此避免氨釋放及氧化之任何步驟且因為此減少對系統組件之磨損。在任一旋轉組態中，典型旋轉速率將在0.5至4轉/小時之區域內、較佳地為大約1轉/小時。合適旋轉速率將取決於廢氣中之氨位準及床之大小，且可針對特定應用進行調諧。主要考量係，輪需要以足夠緩慢之速率旋轉，使得其冷卻以用於有效氨儲存，然後其再次經加熱以用於氨釋放。實際上，旋轉速率可回應於廢氣中之氨位準而飛速改變。舉例而言，在晚上當來自畜舍之氨位準通常會下降時，輪可更緩慢地旋轉，舉例而言，在白天當系統可自太陽能受益時加速。加熱器亦可關閉一定週期以允許儲存材料中之氨位準在需要時增加。
較佳地，系統進一步包括在儲氨材料之其餘部分下游、即不在選定部分下游之一或多個氨感測器，以判定氨負載狀態。此可用於控制旋轉速率以確保儲氨材料在變得過滿之前經排出。術語「氨感測器」意指能夠提供氨負載位準之指示之任何感測器。較佳感測器係汽車NO x感測器，因為此等感測器不昂貴且無法區分NH 3與NO x(即，在僅存在NH 3之情況下，NO x感測器之輸出給出NH 3位準之指示)。此等傳感器係此項技術中眾所周知的。
對於旋轉吸附劑床，較佳床大小使得其具有自10 cm至600 cm、較佳地100 cm至450 cm、更佳地200 cm至400 cm、舉例而言300 cm之直徑。較佳地，吸附劑床具有5 cm至50 cm、較佳地10 cm至20 cm之深度。如將瞭解，旋轉床因此可具有顯著儲氨容量。輪之大小可取決於多個因素而比例縮小或增大，舉例而言，氨量(較大動物將產生較高量)及所產生之背壓(其自身將取決於各種因素，例如吸附劑深度、風扇大小)。輪大小之主要因素係壓力降要求，其中較大輪大小准許較低壓力降要求，此意味著需要功率較小之驅動風扇及相關聯較低能量成本。2 m至4 m之輪大小可准許壓力降低至2毫巴或甚至1毫巴。
將期望穿過系統之氣體流率達到之峰值在100 km 3/h至300 km 3/h之區域內，諸如為大約200 km 3/h，其中在夏天需要比在冬天快之速率。
如可自旋轉吸附劑床瞭解，床將具有在環境溫度下自(舉例而言)禽舍接收除濕環境空氣之部分。床之此部分將係高效地儲存氨。接收加熱氣體之選定部分將處於如上文提及之升高溫度，諸如150℃。然而，剛剛旋轉遠離加熱氣體源之部分將花費時間冷卻至環境溫度。在此週期期間，氨逃逸風險增加。
較佳地，系統包括用於用環境空氣供應器冷卻儲氨材料之先前經加熱部分之構件。環境空氣可係(舉例而言)來自畜舍之環境除濕廢氣。在某些實施例中，較佳的係，環境空氣係環境新鮮空氣。在特別較佳實施例中，環境空氣供應器可與熱交換器耦合以允許使用在系統中之其他地方回收之熱。亦即，可透過使用環境空氣流回收來自儲氨材料之先前經加熱部分之熱，然後進一步較佳地使用經配置以自如本文闡述之氨氧化觸媒下游之氣體回收熱之熱交換器對該環境空氣流進行加熱，以便提供通過儲氨材料之選定部分之加熱氣體(即單獨氣體流)。較佳地，利用與穿過儲氨材料之氣體之正常方向相反之流來冷卻儲氨材料之先前經加熱部分。此意味著氣體流避免任何氨逃逸，因為任何氨經載運回到冷卻儲氨材料上游且保持在環境溫度儲氨材料上，或作為經加熱氣體通過選定部分(取決於組態)。
同樣地，即將成為選定部分的吸附劑床之一部分可經預加熱達到溫度。此可有利地藉由使殘留加熱氣體流轉向穿過吸附劑床之此部分或藉由使用熱交換器以在程序中在任何其他位置使用二次熱源進行預加熱來實現。較佳地，系統包括用於自儲氨材料之先前經加熱部分用管道輸送氣體以對儲氨材料之即將加熱部分進行預加熱之構件。離開儲氨材料之即將加熱部分之氣體可使氨逃逸，因此期望地，此氣體然後進一步經加熱(加熱器或熱交換器)且用管道輸送至選定部分上游以提供所需加熱氣體流。已發現此預加熱提供用於使排氣系統內之熱循環且改良整體效率之有效構件。舉例而言，熱自儲氨材料之先前經加熱部分再循環至即將加熱部分，且用於轉移此熱之氣體連同在對即將處理部分預加熱及氨逃逸之後的任何殘留熱然後可經由經配置以自氨氧化觸媒下游之氣體回收熱之熱交換器進行加熱。如本文所闡述，然後使經加熱氣體通過儲氨材料之選定部分。
旋轉吸附劑床可包括複數個插入件，該複數個插入件包括儲氨材料。此意味著可採用之合適儲氨材料係汽車行業已知之類型之彼等材料，此節省成本及複雜性。在此實施例中，複數個插入件將可釋放地固持在支撐框架結構中以便提供供廢氣通過之儲存材料同時最少化繞過儲存材料之任何氣體。
較佳地，系統進一步包括在廢氣入口與儲氨材料之間的一或多個材料過濾器。亦即，系統包括過濾器以對可影響下游排氣系統之效能之物質執行初始篩選。當處理來自禽舍之空氣時，此材料過濾器可用於移除所挾帶之羽毛、絨毛、稻草、灰塵及諸如此類。相應地，較佳的係，系統包括一或多個材料過濾器以對濕廢氣進行預過濾，藉此在除濕器系統之前移除物質。
較佳地，系統包括在儲氨材料上游、較佳地在除濕器系統及儲水材料上游之H 2S吸附劑材料及/或砷吸附劑材料。儲氨材料或氨氧化觸媒之硫或砷中毒將導致系統效能之下降，因此期望在系統內之上游單獨地捕獲此硫或砷。較佳地，系統進一步包括在該複數個吸附劑床上游之用於其他污染物之一或多個吸附劑材料，其中其他污染物選自SO 2、SO 3、Hg及Cl中之一或多者。Hg及Cl分別意指任何合適之含汞及含氯物種。合意地移除此等污染物以便確保一或多種觸媒係無毒的。
如上所述，將選擇儲氨材料以在所接收廢氣之環境溫度下儲存氨。為了釋放儲存於儲氨材料中之氨，增加通過儲氨材料之選定部分之氣體之溫度。用於刺激氨釋放之合適溫度可在大約150℃之區域中，如上文所論述。然而，此可並非用於操作氨氧化觸媒之最佳溫度。相應地，系統可進一步包括位於儲氨材料與氨氧化觸媒之間的第二加熱裝置，且較佳地第二加熱裝置經組態以將傳遞至氨氧化觸媒之氣體加熱至200℃至300℃。
此係尤其有利的，因為氨之氧化本身係放熱的。相應地，當氨氧化觸媒冷卻至最佳操作溫度以下時可僅間歇地需要第二加熱器激活氨氧化觸媒。採用此方法比簡單地將通過儲氨材料之選定部分之所有氣體加熱至觸媒需要之溫度更高效，因為可在低得多之溫度下釋放氨。
本文闡述之過濾器、吸附劑床或觸媒中之一或多者可包括銅。已知銅具有抗病毒效果。因此，系統中存在接觸廢氣之銅可具有抗病毒效果，此可減少經由廢氣傳播之病毒。舉例而言，包含在儲氨材料(或在存在之情況下儲VOC材料)中之沸石可包括銅。此銅可藉由離子交換負載至沸石上。較佳地，沸石之銅負載在自沸石之1wt%至6wt%之範圍內。
根據進一步態樣，提供包括待處理之廢氣系統之來源及如本文闡述之排氣系統兩者之完整系統。根據進一步態樣，提供一種包括如本文闡述之廢氣系統之畜舍。
根據進一步態樣，提供一種處理濕含氨廢氣之方法，該方法包括將該濕含氨廢氣傳遞穿過如本文闡述之廢氣系統。
除濕器閥系統在該除濕器系統之一項較佳實施例中，該除濕器系統包括： 濕空氣入口，其用於提供濕廢氣流； 另一氣體入口，其用於提供另一加熱氣體流，較佳地經加熱外部空氣； 複數個水吸附劑床，其包括儲水材料，用於可釋放地儲存水； 另一氣體出口，其與該第一氣體入口流體連通； 外部氣體出口；及 除濕器閥系統，其經組態以在第一或第二除濕器組態中針對每一水吸附劑床獨立地建立流體連通，其中： i) 在該第一除濕器組態中，來自該濕空氣入口之該濕廢氣流接觸用於儲存水之水吸附劑床且然後傳遞至該另一氣體出口；且 ii) 在該第二除濕器組態中，來自該另一氣體入口之該另一加熱氣體流接觸用於釋放水之水吸附劑床以形成經加熱加濕氣體，該經加熱加濕氣體然後傳遞至該外部氣體出口； 其中該除濕器閥系統經組態以確保至少一個水吸附劑床處在該第一除濕器組態中，且較佳地至少一個其他水吸附劑床處在該第二除濕器組態中。
除濕器系統包括用於提供濕廢氣流之濕空氣入口。濕空氣入口提供待處理廢氣。廢氣(即濕廢氣)取自含有待處理物種之氛圍，諸如畜舍。廢氣可用風扇抽吸至入口中，且通常涉及(舉例而言)畜舍空氣處置系統內之習用進氣口。
系統包括用於提供另一加熱氣體流之另一氣體入口。然而，將瞭解，另一加熱氣體流並非未處理、含氨之廢氣。較佳地，另一氣體入口自系統之外側吸入新鮮空氣。然而，另一氣體入口可利用在分解氨之後的經處理廢氣。類似地，另一氣體入口可較佳地併入用於向儲水材料提供加熱氣體流之加熱裝置，特定而言其中氣體係新鮮空氣。
與通過濕空氣入口之氣體體積相比較，通過另一氣體入口之氣體體積可減少。亦即，大部分氣體可用於對吸附劑床進行充入，但較佳地減少用於對吸附劑床進行排出之氣體體積以最小化待加熱以便將水自儲水材料解吸之氣體體積。較佳地，穿過第二氣體入口之氣體流至多由穿過系統之總氣體體積除以系統中之吸附劑床數量以及最佳地自0.5至1、更佳地自0.6至0.8乘以此值來定義。
濕空氣入口將在源氣體之環境溫度下提供氣體。在畜舍之內容脈絡中，此通常將係自10℃至40℃，如本文所闡述。
另一氣體入口提供加熱氣體流，使得另一氣體入口提供比來自濕空氣入口之氣體熱之氣體。因此，系統經組態使得來自濕空氣入口之廢氣流在適合於儲存在吸附劑床上之溫度下，而來自另一氣體入口之加熱氣體流在更高溫度下且適合於致使吸附劑床上之水之至少一部分釋放。亦即，然後利用體積比已從中回收加熱氣體之氣體體積小之加熱氣體將水自水吸附劑床解吸。
較佳地，另一氣體入口併入用於提供加熱氣體流之加熱裝置。較佳地，該加熱裝置經組態以在自100℃至600℃、較佳地100℃至350℃、較佳地150℃至200℃之溫度下提供氣體流。目標溫度將取決於將水自下游水吸附劑床釋放所需之熱。
加熱器可係電氣的或基於燃料之燃燒。較佳地，加熱器係氣體燃燒器，較佳地丙烷、天然氣或沼氣燃燒器。此等加熱器尤其對於諸如畜舍之位置係有用的，因為在此等位點往往有可用之丙烷及諸如此類供應。在一項實施例中，丙烷可作為用於燃燒之氧源與來自第一及/或第二廢氣出口之氣體一起供應。此後燃器用於進一步淨化正處理之氣體。
較佳地，該加熱氣體流係用自氨之觸媒處理獲得之熱進行加熱的。藉由使自放熱分解獲得之熱再循環，可將系統維持在自熱條件中。換言之，系統可在無需來自外部加熱器之任何熱輸入之情況下而是僅用藉由觸媒分解產生之熱連續地操作，從而進一步改良系統效率。
系統包括複數個水吸附劑床，該等床包括儲水材料以用於可釋放地儲存水。
水吸附劑材料可較佳地安置在諸如蜂窩體、波形基板(諸如波形玻璃紙或石英纖維片)或板之合適基板上。另一選擇係，吸附劑材料(儲存材料)自身可以整體材料之形式或以球丸或珠粒之形式來擠出。舉例而言，吸附劑材料可包括吸附劑珠粒材料之填充床。吸附劑材料之性質將取決於系統之背壓要求。
所需要之吸附劑床數量將取決於吸附劑床之大小及待處理廢氣之濕度。舉例而言，可期望具有大量吸附劑床，但在使用中僅具有子集。此將允許系統之容量比例縮放，舉例而言在動物成長且產生更多水時隨動物比例縮放。
除濕器系統包括與廢氣入口流體連通之另一氣體出口、及外部氣體出口。在通過吸附劑床且已將氨移除之大部分廢氣然後釋放至氛圍之情況下，用於接收大部分除濕廢氣的除濕器系統之另一氣體出口替代地將廢氣引導至第一氣體入口，使得可處理包含在其中之物種。相應地，另一氣體出口係用於流過(通過)儲水材料之氣體，使得自出口傳遞出之氣體已將濕廢氣之水吸附至儲水材料上。此除濕廢氣保持待處理物種，且因此提供與第一氣體入口流體連通之另一氣體出口。
與氨不同，水係無毒的且經加熱加濕氣體在釋放至氛圍之前不需要處理。加熱氣體流(其不包括任何待處理物種；較佳地經加熱外部空氣)用於視需要接觸且通過儲水材料以便釋放儲存在其中之水。此形成經加熱加濕氣體，該經加熱加濕氣體然後傳遞至外部氣體出口且傳遞至氛圍。此使儲水材料再生，使得可繼續對濕廢氣進行除濕。如本文所闡述，較佳的係自經加熱加濕氣體回收熱。
該除濕器系統包括除濕器閥系統，其經組態以在第一或第二除濕器組態中針對每一水吸附劑床獨立地建立流體連通，其中： i) 在該第一除濕器組態中，來自該濕空氣入口之該濕廢氣流接觸用於儲存水之水吸附劑床且然後傳遞至該另一氣體出口；且 ii) 在該第二除濕器組態中，來自該另一氣體入口之該另一加熱氣體流接觸用於釋放水之水吸附劑床以形成經加熱加濕氣體，該經加熱加濕氣體然後傳遞至該外部氣體出口。
除濕器閥系統經組態以確保至少一個水吸附劑床在第一除濕器組態中，且較佳地至少一個其他水吸附劑床在第二除濕器組態中。如將瞭解，第一除濕器組態將使水儲存在水吸附劑床內，而第二除濕器組態將使水自水吸附劑床釋放。
在一般用途中，除濕器閥系統將經組態以確保至少一個水吸附劑床在第一除濕器組態中，且至少一個其他水吸附劑床在第二除濕器組態中。當然應瞭解，預期此組態當在操作中時用於系統，而在啟動期間或在特定條件下，在不需要使床之儲水材料再生之情況下且在排氣系統之其餘部分達到穩定操作狀態之同時，所有水吸附劑床可在第一除濕器組態中。
較佳地，除濕器閥系統進一步經組態以在用於冷卻水吸附劑床之第三除濕器組態中針對每一水吸附劑床獨立地建立流體連通，其中防止氣體離開吸附劑床。此係合意選項，因為其防止吸附劑床連接至另一氣體出口但仍釋放水之情況。在具有三個床之實施例中，將存在一個床排出、一個床冷卻及一個床重新充入，或一個床排出及兩個床重新充入。
較佳地，透過濕空氣入口傳遞至除濕器系統中之濕廢氣包括自1 ppm至5000 ppm之物種(即等效於本文關於除濕廢氣所闡述之物種)。
較佳地，除濕器系統包括用於推動或拉動氣體穿過系統之一或多個風扇。此風扇之組態將取決於待處理氛圍中所需要之期望空氣交換速率。此等風扇亦可用於推動或拉動氣體穿過本文所闡述之「輪系統」之其餘部分。
較佳地，除濕器系統進一步包括與每一吸附劑床通信以判定水負載狀態之一或多個濕度感測器。
除濕器輪系統在另一較佳實施例中，其中除濕器系統經組態使得儲水材料之選定部分隨時間改變(在本文一般稱為「除濕器輪系統」)，除濕器系統包括： 濕空氣入口，其用於提供濕廢氣流； 儲水材料，其經配置以自該濕空氣入口接收該濕廢氣； 另一氣體出口，其用於接收通過該儲水材料之除濕廢氣，該另一氣體出口與該第一氣體入口流體連通； 外部氣體出口，其配置在該儲水材料之選定部分下游；及 另一氣體入口，其用於提供另一加熱氣體流，較佳地經加熱外部空氣，該另一加熱氣體流經配置以通過該儲水材料之該選定部分以釋放儲存在其中之水且形成通過該外部氣體出口之經加熱加濕氣體。
除濕器系統包括濕空氣入口。此將係用於提供濕廢氣(源氣體)流之進氣口。濕空氣入口提供待處理濕廢氣。廢氣可用風扇抽吸至入口中，且通常涉及(舉例而言)畜舍空氣處置系統內之習用進氣口。
濕空氣入口將在如上文闡述之源氣體之環境溫度下提供氣體。可利用加熱及/或冷卻來控制畜舍中之環境空氣之溫度。一般而言，對於某些動物，在冬天提供加熱可係沒有必要的。
系統包括經配置以自濕空氣入口接收濕廢氣之儲水材料。
如針對「除濕器閥系統」所闡述，儲水材料可較佳地安置在諸如蜂窩體、波形基板(諸如波形玻璃紙或石英纖維片)或板之合適基板上。另一選擇係，吸附劑材料(儲存材料)自身可以整體材料之形式或以球丸或珠粒之形式來擠出。舉例而言，吸附劑材料可包括吸附劑珠粒材料之填充床。吸附劑材料之性質將取決於系統之背壓要求。
「除濕器輪系統」包括與上文針對「除濕器閥系統」闡述之氣體出口等效之另一氣體出口。另一氣體出口自流過(通過)儲水材料之氣體接收除濕廢氣，使得自出口傳遞出之氣體將濕廢氣之水吸附至儲水材料上。同樣地，另一氣體出口與排氣系統之第一氣體入口流體連通。
此外，「除濕器輪系統」進一步包括用於提供另一加熱氣體流之等效之另一氣體入口。加熱氣體流(其不包括任何待處理物種；較佳地經加熱外部空氣)用於視需要接觸且通過儲水材料之選定部分以便釋放儲存於其中之水。此形成經加熱加濕氣體，該經加熱加濕氣體然後傳遞至外部氣體出口且傳遞至氛圍。此使儲水材料之選定部分再生，使得可繼續使用與本文針對氨處理所闡述之機制等效之機制對濕廢氣進行除濕，藉此儲水材料之選定部分隨時間改變。
系統較佳地包括加熱裝置，該加熱裝置用於在氣體通過儲水材料之選定部分之前加熱氣體以釋放儲存於其中之水以釋放至氛圍。加熱器經組態以僅加熱經過選定部分之氣體，因此僅釋放彼部分上之水。亦即，濕廢氣不通過儲氨材料之未由加熱器加熱之選定部分，且因此保持在環境溫度以用於水吸收。
儲水材料之選定部分將較佳地係儲水材料之至多50%。然而，較佳地，選定部分將係儲水材料之自1%至15%，較佳地5%至10%。當儲水材料係如下文論述之旋轉吸附劑床時，選定部分將係自中心軸線延伸之扇區。選定部分之大小決定正在排出水之儲水材料與正在充入之部分之比率；較佳地，儲水材料之充入係排出之至少5倍。
較佳地，加熱裝置經組態以在氣體通過儲水材料之選定部分之前將氣體加熱至自50℃至300℃、較佳地100℃至250℃且最佳地150℃至200℃之溫度。目標溫度將取決於將所儲存水自下游儲水材料釋放所需之熱。
加熱器意欲僅加熱選定部分，使得儲水材料之其餘部分可繼續自濕廢氣流積聚水。正加熱之空氣可係取自如上文所闡述之新鮮空氣入口之新鮮空氣。
在一項組態中，加熱裝置可位於儲水材料與一或多種觸媒之間，且其中系統進一步包括用於使在觸媒上處理之氣體之至少一部分再循環至儲水材料之選定部分上游之管道。亦即，系統可使自氨氧化觸媒傳遞出之氣體中之一些氣體再循環至儲水材料之選定部分上游之位置以提供加熱氣體流。
另一選擇係，加熱裝置可係經配置以自處理單元(較佳地一或多種觸媒)下游之氣體回收熱之熱交換器。在此實施例中，自氨氧化觸媒傳遞出之氣體並非物理再循環的，但其熱由熱交換器回收且用於加熱傳遞至儲水材料之選定部分之新鮮空氣。熱交換器可用作冷凝單元以便藉由使自吸附劑床釋放之氨冷凝來回收熱。藉由使用此熱交換器，發明人已發現，不需要儲水材料之選定部分上游之另一加熱器，使得較佳地，在儲水材料之選定部分上游不存在另一加熱器。
系統經組態使得儲水材料之選定部分隨時間改變。此意味著儲水材料之一個部分正在排出水，而儲水材料之其餘部分(一或多個其他部分)正在充入水。由於選定部分隨時間改變，因此每一部分將具有在其充入水時之第一時間週期及在其排出水時之第二時間週期。
可設想系統之各種組態，藉此儲水材料之選定部分隨時間改變。在每一例項中，選定部分需要相對於加熱氣體供應器且相對於配置在儲水材料之選定部分下游之外部氣體出口而移動。考量到管道之複雜性及儲水材料(諸如吸附劑床)之簡單，使儲水材料移動一般將係最適當的。
允許儲氨材料之選定部分隨時間改變之特別較佳配置係使儲水材料配置為旋轉吸附劑床。亦即，較佳地，儲水材料設置在吸附劑床內，該吸附劑床經配置以旋轉，使得在使用中儲水材料之不同部分各自依次與經加熱氣體接觸。
對於旋轉吸附劑床，床可較佳地經組態而以恆定速率連續地旋轉。另一選擇係，床可經組態而以預設定、較佳地均勻間隔逐步旋轉(「旋轉器圓柱」類型組態)。連續旋轉係較佳的，因為此確保對廢氣進行除濕之一致速率且因為此減少對系統組件之磨損。在任一旋轉組態中，典型旋轉速率將在0.5至4轉/小時之區域內、較佳地為大約1轉/小時。合適旋轉速率將取決於廢氣之濕度及床之大小，且可針對特定應用進行調諧。主要考量係，輪需要以足夠緩慢之速率旋轉，使得其冷卻以用於有效水儲存，然後其再次經加熱以用於水釋放。實際上，旋轉速率可回應於廢氣中之水位準而飛速改變。
較佳地，系統進一步包括在儲水材料之其餘部分下游、即不在選定部分下游之一或多個濕度感測器，以判定水負載狀態。此可用於控制旋轉速率以確保儲水材料在變得過滿之前經排出。
對於旋轉吸附劑床，較佳床大小使得其具有自10 cm至600 cm、較佳地100 cm至450 cm、更佳地200 cm至400 cm、舉例而言300 cm之直徑。較佳地，吸附劑床具有5 cm至50 cm、較佳地10 cm至20 cm之深度。如將瞭解，旋轉床因此可具有顯著儲水容量。輪之大小可取決於多個因素而比例縮小或增大，舉例而言，水量(較大動物將產生較高量)及所產生之背壓(其自身將取決於各種因素，例如吸附劑深度、風扇大小)。輪大小之主要因素係壓力降要求，其中較大輪大小准許較低壓力降要求，此意味著需要功率較小之驅動風扇及相關聯較低能量成本。2 m至4 m之輪大小可准許壓力降低至2毫巴或甚至1毫巴。
將期望穿過系統之氣體流率達到之峰值在100 km 3/h至300 km 3/h之區域內，諸如為大約200 km 3/h，其中在夏天需要比在冬天快之速率。
如可自旋轉吸附劑床瞭解，床將具有在環境溫度下自(舉例而言)禽舍接收環境空氣之部分。床之此部分將係高效地儲存水。接收加熱氣體之選定部分將處於如上文提及之升高溫度，諸如150℃。然而，剛剛旋轉遠離加熱氣體源之部分將花費時間冷卻至環境溫度。在此週期期間，水逃逸引向排氣系統及處理單元之其餘部分之風險增加。
較佳地，系統包括用於用環境空氣供應器冷卻儲水材料之先前經加熱部分之構件。環境空氣可係(舉例而言)來自畜舍之環境廢氣。在某些實施例中，較佳的係，環境空氣係環境新鮮空氣。在特別較佳實施例中，環境空氣供應器可與熱交換器耦合以允許使用在系統中之其他地方回收之熱。亦即，可透過使用環境空氣流回收來自儲水材料之先前經加熱部分之熱，然後進一步較佳地使用經配置以自如本文闡述之處理單元下游之氣體回收熱之熱交換器對該環境空氣流進行加熱，以便提供通過儲水材料之選定部分之加熱氣體(即單獨氣體流)。較佳地，利用與穿過儲水材料之氣體之正常方向相反之流來冷卻儲水材料之先前經加熱部分。此意味著氣體流避免任何氨逃逸，因為任何水皆經載運回到冷卻儲水材料上游且然後保持在環境溫度儲水材料上。
旋轉吸附劑床可包括複數個插入件，該複數個插入件包括儲水材料。在此實施例中，複數個插入件將可釋放地固持在支撐框架結構中以便提供供廢氣通過之儲存材料同時最少化繞過儲存材料之任何氣體。
較佳地，系統進一步包括在濕空氣入口與儲水材料之間的一或多個材料過濾器。亦即，系統包括過濾器以對可影響下游排氣系統之效能之物質執行初始篩選。當處理來自禽舍之空氣時，此材料過濾器可用於移除所挾帶之羽毛、絨毛、稻草、灰塵及諸如此類。
如上文所論述，較佳地，系統包括推動或拉動氣體穿過系統之一或多個風扇。此風扇之組態將取決於待處理氛圍中所需要之期望空氣交換速率。有利地，整個系統可由單個風扇驅動。
除濕器系統較佳地，儲水材料包括選自矽膠、活性氧化鋁、沸石及金屬有機架構(MOF)之一或多種吸附劑。如將瞭解，儲水材料將對水具有比氨大之親和性，以便累積水並將水自濕氣體移除。熟習此項技術者可容易地選擇儲水材料以便比待處理物種優先地儲存水。舉例而言，對於處理VOC之除濕器系統，小孔沸石可係較佳的，因為小孔可排除VOC。在特別較佳實施例中，儲水材料係負載鹼金屬之沸石。負載鹼金屬之沸石(例如負載鈉之沸石)尤其適合用於處理包括氨之濕氣體。水通常將取代氨，且負載鹼金屬之沸石對水具有相比於氨特別高之親和性，從而准許優先於氨而儲存水。沸石一般在比氨低得多之溫度下與水解吸，此對於在儲水材料之再生期間減少氨逃逸亦係有益的。因此，可基於材料對水及氨之已知親和性來選擇儲水材料。
經加熱加濕氣體可釋放至氛圍。在特別較佳實施例中，該除濕器系統進一步包括用於自該經加熱加濕氣體回收熱之構件。較佳地，該構件係熱交換器且熱交換器用於向排氣系統之另一部分提供熱，較佳地提供如本文闡述之加熱氣體流。相應地，在使用中，熱交換器可使經加熱加濕氣體中之水冷凝以便回收熱。然後將冷卻液態水及氣體釋放至氛圍。
圖1展示具備如本文闡述之廢氣系統之禽舍1。禽舍1提供通常將含有大約20 ppm之氨之濕廢氣5源。濕廢氣5傳遞至材料過濾器10以確保移除任何不期望之物理污染物，諸如家禽羽毛。廢氣5然後傳遞至H 2S吸附劑15以確保H 2S經移除且不毒害系統之下游組件。
濕廢氣5然後傳遞至包括儲水材料之除濕器系統16。大部分濕廢氣5直接通過除濕器系統16以提供除濕器廢氣17流，該除濕器廢氣流然後經引導至包括儲氨材料之吸附劑輪20。大部分除濕廢氣17自吸附劑輪20直接傳遞出以作為氨耗盡廢氣30到達氛圍25，其中氨已儲存在儲氨材料上。氨耗盡廢氣30通常包括少於1 ppm氨且較佳地基本上不包括氨。少數除濕廢氣17通過加熱器35，比如丙烷燃燒器或電阻式加熱器線圈，以提供經加熱加濕廢氣40 (大約150℃)。
經加熱加濕廢氣40通過吸附劑輪20之選定部分45。由於經加熱加濕廢氣40，將吸收在吸附劑輪20上之氨解吸。此形成含有至少250 ppm氨且較佳地至少1000 ppm氨之富含氨氣體50。離開吸附劑輪20之選定部分45之富含氨氣體50經引導至另一加熱器55且然後至氧化觸媒60以用於將氨分解為氮及水，然後此氣體在氨位準小於1 ppm且較佳地基本上沒有氨之情況下經釋放至氛圍25。
釋放至氛圍25之氣體替代地可返回至禽舍1。當禽舍1中之環境溫度低於外部環境溫度時此允許熱保持在氛圍中，從而降低加熱成本。
替代地或除了加熱器35，熱交換器65亦可用於提供經加熱廢氣40。替代地或除了使用少數除濕廢氣17來將氨解吸，可以使用新鮮氣體源70，諸如新鮮空氣。
又一加熱器36向除濕器系統16提供加熱新鮮空氣37流以釋放儲存在儲水材料之一部分上之水，藉此使儲水材料再生。加熱新鮮空氣37產生經加熱加濕廢氣，該經加熱加濕廢氣然後傳遞至氛圍25。
氣體再循環路線及某些替代方案或選用特徵用虛線來展示。
圖2展示吸附劑輪20及特別係選定部分45，該選定部分接收少數經加熱廢氣40。如進一步展示，由於旋轉方向(R)，亦將存在冷卻部分46且可存在預加熱部分47。
為了最少化氨逃逸，冷卻部分46期望地用選用地在逆流方向上流動之新鮮空氣源70來冷卻。在通過冷卻部分46之後，然後可以允許氣體自由地通過選定部分45、預加熱部分47或其餘部分48。另一選擇係，為了能量效率，可將氣體專門引導至預加熱部分47。在通過預加熱部分47之後，氣體可進一步用熱交換器65來加熱，然後用管道輸送至選定部分45上游以提供用於將氨解吸之熱氣體。所有此氣體流可用合適之管道且在必要情況下用驅動風扇來控制。
儘管已在本文中詳細闡述本發明之較佳實施例，但熟習此項技術者將理解，可在不背離本發明或隨附申請專利範圍之範疇之情況下對該等實施例做出變化。
1:禽舍 5:濕廢氣 10:材料過濾器 15:H 2S吸附劑 16:除濕器系統 17:除濕廢氣 20:吸附劑輪 25:氛圍 30:氨耗盡廢氣 35:加熱器 36:加熱器 37:加熱新鮮空氣 40:經加熱加濕廢氣/經加熱廢氣 45:選定部分 46:冷卻部分 47:預加熱部分 48:其餘部分 50:富含氨氣體 55:加熱器 60:氧化觸媒 65:熱交換器 70:新鮮氣體源/新鮮空氣源 R:旋轉方向
現在將關於以下非限制性圖闡述本發明，其中： •    圖1展示如本文闡述之廢氣系統之示意圖。 •    圖2展示如本文闡述之吸附劑床輪之示意圖。
1:禽舍
5:濕廢氣
10:材料過濾器
15:H2S吸附劑
16:除濕器系統
17:除濕廢氣
20:吸附劑輪
25:氛圍
30:氨耗盡廢氣
35:加熱器
36:加熱器
37:加熱新鮮空氣
40:經加熱加濕廢氣/經加熱廢氣
45:選定部分
50:富含氨氣體
55:加熱器
60:氧化觸媒
65:熱交換器
70:新鮮氣體源/新鮮空氣源

Claims (25)

  1. 一種用於處理包括含量高達250 ppm之氨之濕廢氣之排氣系統，該系統包括： 除濕器系統，其包括用於提供濕廢氣流之濕空氣入口； 廢氣入口，其用於提供除濕廢氣流； 儲氨材料，其經配置以自該廢氣入口接收該除濕廢氣； 氨氧化觸媒，其配置在該儲氨材料之選定部分下游；及 加熱裝置，其用於在氣體通過該儲氨材料之該選定部分之前加熱氣體以釋放儲存於其中之氨以用於在該氨氧化觸媒上進行處理； 其中該系統經組態使得該儲氨材料之該選定部分隨時間改變；且 其中自該除濕器系統接收由該廢氣入口提供之該除濕廢氣流。
  2. 如請求項1之排氣系統，其中該除濕器系統包括： 濕空氣入口，其用於提供濕廢氣流； 另一氣體入口，其用於提供另一加熱氣體流，較佳地經加熱外部空氣； 複數個水吸附劑床，其包括儲水材料，用於可釋放地儲存水； 另一氣體出口，其與該廢氣入口流體連通； 外部氣體出口；及 除濕器閥系統，其經組態以在第一或第二組態中針對每一水吸附劑床獨立地建立流體連通，其中： i) 在該第一組態中，來自該濕空氣入口之該濕廢氣流接觸用於儲存水之水吸附劑床且然後傳遞至該另一氣體出口；且 ii) 在該第二組態中，來自該另一氣體入口之該另一加熱氣體流接觸用於釋放水之水吸附劑床以形成經加熱加濕氣體，該經加熱加濕氣體然後傳遞至該外部氣體出口； 其中該除濕器閥系統經組態以確保至少一個水吸附劑床處在該第一組態中，且較佳地至少一個其他水吸附劑床處在該第二組態中。
  3. 如請求項1之排氣系統，其中該除濕器系統包括： 濕空氣入口，其用於提供濕廢氣流； 儲水材料，其經配置以自該濕空氣入口接收該濕廢氣； 另一氣體出口，其用於接收通過該儲水材料之除濕廢氣，其與該廢氣入口流體連通， 外部氣體出口，其配置在該儲水材料之選定部分下游；及 另一氣體入口，其用於提供另一加熱氣體流，較佳地經加熱外部空氣，該另一加熱氣體流經配置以通過該儲水材料之該選定部分以釋放儲存在其中之水且形成通過該外部氣體出口之經加熱加濕氣體； 其中該除濕器系統經組態使得該儲水材料之該選定部分隨時間改變。
  4. 如請求項1至3中任一項之排氣系統，其中該濕廢氣包括自1 ppm至50 ppm氨，較佳地10 ppm至25 ppm氨。
  5. 如請求項1至3中任一項之排氣系統，其中該加熱裝置經組態以在氣體通過該儲氨材料之該選定部分之前將該氣體加熱至自50℃至300℃、較佳地100℃至250℃且最佳地150℃至200℃之溫度。
  6. 如請求項1至3中任一項之排氣系統，其中該系統進一步包括在該廢氣入口與該儲氨材料之間的一或多個材料過濾器。
  7. 如請求項1至3中任一項之排氣系統，其中該系統包括在該儲氨材料上游之H 2S吸附劑材料及/或As吸附劑材料。
  8. 如請求項1至3中任一項之排氣系統，該系統包括用於用環境空氣供應器冷卻該儲氨材料之先前經加熱部分之構件。
  9. 如請求項1至3中任一項之排氣系統，該系統包括用於自該儲氨材料之先前經加熱部分用管道輸送氣體以對該儲氨材料之即將加熱部分進行預加熱之構件。
  10. 如請求項1之排氣系統，其中該儲氨材料設置在吸附劑床內，該吸附劑床經配置成旋轉，使得在使用中，該儲氨材料之部分各自依次與經加熱氣體接觸。
  11. 如請求項10之排氣系統，其中該吸附劑床經組態成以恆定速率連續地旋轉。
  12. 如請求項10之排氣系統，其中該吸附劑床經組態成較佳地以均勻間隔逐步旋轉。
  13. 如請求項10至12中任一項之排氣系統，其中該吸附劑床具有10 cm至600 cm、較佳地50 cm至300 cm、更佳地100 cm至200 cm、最佳地約150 cm之直徑。
  14. 如請求項10至12中任一項之排氣系統，其中該吸附劑床具有5 cm至50 cm、較佳地5 cm至30 cm、更佳地10 cm至20 cm之深度。
  15. 如請求項10至12中任一項之排氣系統，其中該吸附劑床包括複數個插入件，該複數個插入件包括該儲氨材料。
  16. 如請求項1至3及10至12中任一項之排氣系統，其中該加熱裝置位於該廢氣入口與該儲氨材料之間。
  17. 如請求項1至3及10至12中任一項之排氣系統，其中該加熱裝置位於該儲氨材料與該氨氧化觸媒之間，且其中該系統進一步包括用於使該氣體之至少一部分自該氨氧化觸媒再循環至該儲氨材料之該選定部分上游之管道。
  18. 如請求項1至3及10至12中任一項之排氣系統，其中該加熱裝置係經配置以自該氨氧化觸媒下游之氣體回收熱之熱交換器。
  19. 如請求項18之排氣系統，其進一步包括位於該儲氨材料與該氨氧化觸媒之間的第二加熱裝置，且較佳地該第二加熱裝置經組態以將傳遞至該氨氧化觸媒之氣體加熱至200℃至300℃。
  20. 如請求項1至3及10至12中任一項之排氣系統，其中向該加熱裝置供應自該氨之該觸媒處理獲得之熱，藉此可將該系統維持在自熱條件中。
  21. 如請求項2、3及10至12中任一項之排氣系統，其中該儲水材料包括選自矽膠、活性氧化鋁、沸石及金屬有機架構之一或多種吸附劑。
  22. 如請求項2、3及10至12中任一項之排氣系統，其中該除濕器系統進一步包括用於自該經加熱加濕氣體回收熱之構件。
  23. 如請求項22之排氣系統，其中該構件係熱交換器且該熱交換器用於向該排氣系統之另一部分提供熱，較佳地提供另一加熱氣體流。
  24. 一種畜舍，其包括如請求項1至23中任一項之廢氣系統。
  25. 一種處理濕含氨廢氣之方法，該方法包括使該濕含氨廢氣通過如請求項1至23中任一項之廢氣系統。
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