專利名稱:提純氣體，特別是已燃?xì)怏w的設(shè)備的制作方法
來(lái)自爐中的已燃?xì)怏w含有一定量熱能，這種熱能不能在燃燒設(shè)備或者傳統(tǒng)熱交換器中得到重新利用。其中還含有例如硫化合物等腐蝕性物質(zhì)、灰塵顆粒以及其它污染物，這些物質(zhì)很難除去，并且可能導(dǎo)致環(huán)境污染。
本發(fā)明的目的在于提出一種設(shè)備，它可以有效地利用已燃?xì)怏w中的殘余熱量加熱空氣，并且同時(shí)還能夠純化已燃?xì)怏w，其中包括中和腐蝕性一酸性化合物，收集氣體所夾帶的粉塵、顆粒粘附的重金屬和某些氣態(tài)汞化合物。留下的產(chǎn)物是一種化學(xué)上穩(wěn)定的化合物，可以容易地加以處理。
本發(fā)明包括一個(gè)連接到產(chǎn)生污染氣體的設(shè)備上的再生熱交換器，所說(shuō)的熱交換器至少有兩組交替使用，每一組均有容納蓄熱體的貯存空間，并且裝備有分別使已燃?xì)怏w和空氣通過(guò)的通道。本發(fā)明的特征在于蓄熱體包括一定量堿性顆粒，每組熱交換器底端部安裝有一些通道，其頂端有另一些通道，此外還安裝有換向閥將氣流導(dǎo)引至貯存空間，以便使受污染的氣體沿一個(gè)方向通過(guò)，并且空氣交替地沿相反的方向通過(guò)，其中每組熱交換器以及連接到其上的氣體進(jìn)入通道排布得使貯存空間內(nèi)的溫度，降低到已燃?xì)怏w中所含水份的露點(diǎn)以下。
這些水份將能粘附煙塵、顆粒粘附的重金屬以及某些氣態(tài)汞化合物，并且能促進(jìn)二氧化硫與堿性顆粒之間的反應(yīng)。
通往貯存空間的通道最好排布得使已燃?xì)怏w自上而下通過(guò)此貯存空間，而空氣則自下而上通過(guò)此貯存空間?；蛘邔⑼ǖ琅挪嫉檬挂讶?xì)怏w自貯存空間內(nèi)部向外流過(guò)，而空氣則從貯存空間外部向內(nèi)流過(guò)。這種貯存空間最好裝有帶孔的內(nèi)部隔板壁，將貯存空間至少分為兩個(gè)室，可以使已燃?xì)怏w和空氣基本上分別作橫向流動(dòng)。
這種熱交換器最好與清除堿性顆粒表面層的裝置以及將顆粒從貯存空間向清除裝置輸送和將其返送到貯存空間的輸送裝置結(jié)合起來(lái)，以便于從中除去失效的材料。這種清除裝置最好包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)的被加熱的滾筒，在其上可以裝有接收部份熱空氣的管道，以便使化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，借以將粘附于顆粒上的亞硫酸鈣進(jìn)一步氧化成硫酸鈣。而硫酸鈣是穩(wěn)定的、惰性殘留產(chǎn)物，它可以被處理而無(wú)明顯的不便之處。當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，化學(xué)上失效的顆粒表面層被磨去，因此可以獲得新鮮材料，將這些顆粒返送到熱交換器中重新使用。
可以將部份被加熱的空氣輸送到爐子的燃燒器，在燃燒器中產(chǎn)生污染的已燃?xì)怏w。
在一定的操作條件下，于熱交換器中產(chǎn)生過(guò)量的受熱空氣，最好將此過(guò)量受熱的空氣輸送到已燃?xì)馀欧殴?，以便提高已燃?xì)怏w的上升性能。
這種熱交換器最好安裝有測(cè)量已燃?xì)饬髦卸趸蚝康难b置，以便于為保持堿性接觸而預(yù)定的反應(yīng)強(qiáng)度值而控制從貯存空間輸出或者向貯存空間送入顆粒。
以下將參照附圖描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明一個(gè)熱交換器的剖面圖，此熱交換器連接到爐子和一個(gè)再生裝置上，爐子和再生裝置是示意表示的，以及圖2-4示意表示貯存空間和其中通道的不同排布情況。
在圖1中，參照標(biāo)號(hào)10表示構(gòu)成鍋爐部件的爐子，其上裝備有氣體燃料、液體燃料或者固體燃料燃燒器11，向其中供給熱空氣，這種熱空氣是經(jīng)由導(dǎo)管12由已燃?xì)怏w凈化器-熱交換器提供的。由標(biāo)號(hào)13表示的已燃?xì)怏w導(dǎo)管直接連接到鍋爐-爐子上。
為了重新利用已燃?xì)怏w中的殘余熱量，使其中所不需要的排出物變成無(wú)害的物質(zhì)，裝備有熱交換器-過(guò)濾器14。在這些熱交換器中交替通過(guò)已燃?xì)怏w和空氣，從而用已燃?xì)怏w放出的殘余熱量去加熱空氣。因此這種設(shè)備至少包含兩組類似的單元，但是在此附圖之中僅僅畫出了一組。最好具有第三單元作為儲(chǔ)備，這樣可以依次切斷一組清理和大檢修。
熱交換器單元的形狀可以改變，而且其尺寸當(dāng)然取決于燃燒設(shè)備的能力。一種優(yōu)選的實(shí)施方案包含一種塔式結(jié)構(gòu)，其底座尺寸比高度小，并且圍起一個(gè)裝填有堿性顆粒16的貯存空間15。貯存空間中裝填破碎的石灰石或者類似的物質(zhì)是有利的，但是也可以用具有堿性表面包覆層的碎石或者某些其它載體。
在圖示的具體實(shí)施方案中，貯存空間裝備有一個(gè)底板17，此底板從中心沿著縱向連續(xù)的狹窄通道18，向兩側(cè)朝著出口19向下傾斜。出口可以被蓋板20關(guān)死，而且靠近狹窄通道18安裝有瓣閥21。
貯存空間15分別裝有內(nèi)隔板壁22和外隔板壁23。此內(nèi)隔板壁安裝在狹窄通道18的上方，并且在狹窄通道上方形成楔形間隙。外隔板壁23與內(nèi)隔板壁平行，以便在外隔板壁和設(shè)備側(cè)壁之間保留有楔形間隙。
在設(shè)備的脊形頂部分別連接有通向燃燒器的空氣導(dǎo)管12和已燃?xì)鈱?dǎo)管13，而且頂部還安裝有第二個(gè)瓣閥24。最終的廢氣由25表示，它自處于底板17之下的空間排出。
目的是在此貯存空間中分別交替通過(guò)已燃?xì)怏w和空氣，而且在一個(gè)設(shè)備中同時(shí)使用兩單元熱交換器的情況下，一個(gè)單元中供給已燃?xì)怏w以加熱其中的顆粒，同時(shí)在另一單元中供給空氣，使之被事先加熱過(guò)的顆粒所加熱。在一定操作時(shí)間之后，交換這兩種氣流。
在附圖所示的操作狀態(tài)下，熱交換器14通入空氣，利用前面階段顆粒所吸收的熱量。
空氣經(jīng)過(guò)孔道26，進(jìn)入到處于底板17之下空間的一側(cè)，孔道26設(shè)置在連接已燃?xì)怏w導(dǎo)管25的通道的對(duì)面。擺動(dòng)瓣閥21(此附圖中是擺向右側(cè))，以便通過(guò)狹窄通道18使孔道26與處于內(nèi)隔板壁22之間的空間相通。
由于隔板壁的這種設(shè)計(jì)，空氣(以及后來(lái)的已燃?xì)怏w)將基本上水平地通過(guò)具有大體均勻厚度的顆粒層。
轉(zhuǎn)動(dòng)上部的瓣閥24，使之切斷已燃?xì)怏w導(dǎo)管13，但是卻保持接通空氣導(dǎo)管。當(dāng)此二瓣閥24和21轉(zhuǎn)換到其相對(duì)的位置時(shí)，已燃?xì)怏w進(jìn)入和流出通路分別被打開(kāi)，與此同時(shí)空氣通路被關(guān)斷。
在已燃?xì)怏w中，總存在一定的水份，而且在傳統(tǒng)設(shè)備中已燃?xì)怏w出口溫度很高，在鍋爐的加熱表面上不會(huì)發(fā)生水份的凝結(jié)現(xiàn)象。這意味著在廢氣中存在相當(dāng)多的殘余熱量。
按照本發(fā)明將貯存空間15和已燃?xì)怏w出口之前的通道加以適當(dāng)排布，使得水蒸汽在貯存空間發(fā)生冷凝。這樣凝結(jié)的水份大大促進(jìn)了已燃?xì)怏w中的二氧化硫成份與堿性顆粒之間生成亞硫酸鈣的反應(yīng)。在貯存空間的大部份區(qū)域，普遍存在有潮濕和粘性的顆粒，這使得它們具有很高的捕捉煙塵的能力，以及捕捉顆粒粘附的重金屬和某些氣態(tài)汞化合物的能力。
除了預(yù)熱空氣之外，還能使已燃?xì)怏w得到良好的純化。當(dāng)空氣后來(lái)通過(guò)這些顆粒以及被加熱時(shí)，開(kāi)始生成的亞硫酸鈣至少會(huì)被部份進(jìn)一步氧化，生成更穩(wěn)定的最終產(chǎn)物硫酸鈣。
在使用一段時(shí)間之后，這些顆粒的表面層反應(yīng)活性將會(huì)減小。使這些顆粒物質(zhì)在熱交換器中慢慢向下移動(dòng)，以便從其底部除去失效的顆粒，同時(shí)在頂部供給新的具有反應(yīng)活性的顆粒。
在附圖1中，參照標(biāo)記27代表封裝在外殼(未畫出)中的可旋轉(zhuǎn)的滾筒，用某些適當(dāng)?shù)妮斔脱b置28向滾筒中供給顆粒。用某些類似的裝置從熱交換器的相對(duì)側(cè)輸送顆粒一輸送部件由虛線29表示。
在滾筒27中再生和機(jī)械清除顆粒表面層。例如使用帶有孔的滾筒，全部或者部份地將顆粒的表皮層磨掉和分離。從而自這些顆粒中將粉未狀物質(zhì)和較小的顆粒除去，與此同時(shí)借助于適當(dāng)?shù)难b置(未畫出)將這些處理過(guò)的顆粒自滾筒中送出。
清除顆粒表皮層的裝置最好是兩個(gè)熱交換器公用的，其中裝有過(guò)量的顆粒，以便在處理顆粒時(shí)兩個(gè)熱交換器的貯存空間保持充滿的狀態(tài)。
利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備30，例如利用斗式提升機(jī)或者螺旋輸送機(jī)將處理過(guò)的顆粒送回到貯存空間。儀器31連接到已燃?xì)鈴U氣上，這個(gè)儀器設(shè)備檢測(cè)從熱交換器排出的已燃?xì)怏w中二氧化硫含量并且控制顆粒的循環(huán)，以便使二氧化硫含量不超過(guò)預(yù)定值。
已燃?xì)怏w的熱含量，通常高于加熱通入燃燒器中空氣時(shí)所能夠利用的熱含量。剩余的空氣可以通過(guò)導(dǎo)管32輸送至滾筒27中。送入滾筒中的熱空氣，促進(jìn)顆粒上的亞硫酸鈣生成硫酸鈣的氧化作用，而硫酸鈣是一種穩(wěn)定的殘留產(chǎn)物，它能夠通過(guò)機(jī)械磨耗或者洗滌從顆粒上簡(jiǎn)單除去。從滾筒排出的空氣可能夾帶一定量粉塵，最好將其送至已燃?xì)怏w導(dǎo)管13或者直接送入熱交換器14中，以便使被污染的空氣必定通過(guò)顆粒貯層，將粉塵除去。
在某些特殊情況下，當(dāng)清除裝置27中不需要過(guò)量空氣時(shí)，可以通過(guò)終端有噴嘴34的導(dǎo)管33將部份空氣輸送到已燃?xì)怏w廢氣25中，以便提高已燃?xì)怏w的上升性能。
附圖2-4示意說(shuō)明顆粒容納，以及連接在其上的已燃?xì)鈱?dǎo)管和空氣導(dǎo)管的某些替代的具體實(shí)施方案。在各圖中，空氣途徑用實(shí)線表示，而已燃?xì)怏w途徑用虛線加以表示。
附圖2的實(shí)施方案基本上與附圖1的相當(dāng)，但是貯存空間15a的形狀呈倒“V”字形。隔板壁22a和23a傾斜得大約相當(dāng)或者稍微超過(guò)這些顆粒靜止的自然堆角。
在這里冷側(cè)的相對(duì)小的表面暴露在仍然可能具有腐蝕性的已燃?xì)怏w中。
附圖3表示的是一種改型，其中壁22b和23b限定著貯存空間，其形狀為正“V”字形。在這里，冷側(cè)表面與前面的那個(gè)實(shí)施例相比相應(yīng)增大，但是在另一方面，在熱側(cè)只有較小的表面，因此必須加以隔熱以防止冷凝現(xiàn)象發(fā)生。
正如從附圖4所看到的那樣，可以使隔板壁22c和23c垂直放置，這樣便獲得了兩個(gè)平行的蓄熱筒15c，這兩個(gè)蓄熱筒既可以完全分開(kāi)，也可以通過(guò)供給和卸出顆粒的裝置互相連結(jié)起來(lái)。已燃?xì)怏w從內(nèi)部向外通過(guò)，而空氣則從外部向內(nèi)通過(guò)。
上面描述以及附圖中展示的具體實(shí)施方案，僅僅是作為實(shí)施例考慮的，其構(gòu)成部件可以在附圖后面的權(quán)利要求
范圍內(nèi)以多種方式改變。可以將貯存空間制成單個(gè)通筒，即局限在兩個(gè)隔板壁之間，而且可以將底17制成一側(cè)向中心傾斜。這些措施將確保顆粒的送入和卸出更加簡(jiǎn)單。
可以使用振蕩篩或者某些類似的設(shè)備代替回轉(zhuǎn)滾筒27，在這些設(shè)備中顆粒受到機(jī)械磨耗和空氣作用的影響，同時(shí)除去較小的顆粒。
本發(fā)明是作為與爐子一起使用而描述的，但是很明顯，本發(fā)明也可以與能產(chǎn)生熱的污染氣體的許多工業(yè)過(guò)程聯(lián)合使用。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)熱空氣和純化氣體，特別是已燃?xì)怏w的設(shè)備，其中包括連接到產(chǎn)生污染氣體之設(shè)備上的再生熱交換器，所說(shuō)的熱交換器含有1)交替使用的至少兩組14，1.1)每組熱交換器均，1.1.1)具有容納蓄熱體的貯存空間15，1.1.2)裝備有分別可以使已燃?xì)怏w和空氣通過(guò)的通道13，25，26、12，其特征在于1.1.3)蓄熱體包括一定量堿性顆粒16，1.1.4)在下端裝備有通道25、26，在上端裝備有另外通道12、13，以及導(dǎo)向氣體通過(guò)貯存空間的換向閥21、24，以便使受污染的氣體沿一個(gè)方向通過(guò)，或者使空氣交替地沿相反方向通過(guò)，1.2)每組熱交換器14和連接到其上的已燃?xì)怏w進(jìn)入通路13排布得使貯存空間中的溫度降低到低于已燃?xì)怏w中水份的露點(diǎn)之下。
2.按照權(quán)利要求
1的設(shè)備，其特征在于將通道13、15，26、12排布得使已燃?xì)怏w從上部向下部通過(guò)所說(shuō)的貯存空間，而空氣從下部向上部通過(guò)所說(shuō)的貯存空間。
3.按照權(quán)利要求
1的設(shè)備，其特征在于通道排布得使已燃?xì)怏w從貯存空間內(nèi)部向外通過(guò)，而空氣從外部向內(nèi)部通過(guò)。
4.按照權(quán)利要求
2或者3的設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的貯存空間15裝有帶孔的內(nèi)隔板壁22、23，將所說(shuō)的空間至少分成兩個(gè)室，使已燃?xì)怏w和空氣可以分別基本上橫向流動(dòng)。
5.按照前述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于清除所說(shuō)堿性顆粒表面層的裝置27，以及將所說(shuō)的顆粒從貯存空間15向所說(shuō)裝置27輸送以及返回所說(shuō)貯存空間的輸送裝置28、29、30，以便從中除去失效的材料。
6.按照權(quán)利要求
5的設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的清除裝置27包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)的被加熱的滾筒。
7.按照權(quán)利要求
5或者6所述的設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的清除裝置27連接有接收部份被加熱空氣的通道32。
8.按照上述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于將部份被加熱的空氣輸送到爐子燃燒器11的導(dǎo)管裝置12，在所說(shuō)的燃燒器中產(chǎn)生污染的氣體。
9.按照上述權(quán)利要求
中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于將任意量被加熱的空氣輸送到已燃?xì)怏w排氣導(dǎo)管中的導(dǎo)管33。
10.按照權(quán)利要求
5或者其后任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的設(shè)備，其特征在于其中裝有測(cè)量已燃?xì)怏w廢氣中二氧化硫含量的儀器31，用以控制從貯存空間和向貯存空間輸送顆粒，以便保持堿性接觸表面的反應(yīng)強(qiáng)度具有預(yù)定的數(shù)值。
專利摘要
在燃燒設(shè)備10的一對(duì)熱交換器14中，各有一個(gè)容納堿性顆粒的貯存空間15，交替讓已燃?xì)怏w和空氣通過(guò)。已燃?xì)怏w攜帶的余熱將被所說(shuō)的顆粒吸收，氣體中的水分將冷凝在顆粒上，所含的二氧化硫?qū)⑴c磁性物反應(yīng)生成亞硫酸鈣，且潮濕的顆粒將捕捉煙塵微粒和氣體中其它污染物。當(dāng)閥門21、24重新置位后，空氣流過(guò)顆粒使之預(yù)熱。將被加熱的空氣導(dǎo)向燃燒器11、顆粒再生裝置27或經(jīng)過(guò)導(dǎo)管33送入排氣導(dǎo)管25中。在一定操作時(shí)間后，將該顆粒送入再生裝置27中進(jìn)行機(jī)械處理，并且分離出硫酸鈣和粉塵粒子，最好同時(shí)加熱。
文檔編號(hào)B01D53/34GK85106921SQ85106921
公開(kāi)日1987年3月11日 申請(qǐng)日期1985年9月14日
發(fā)明者倫納特·卡爾森, 利夫·卡爾森 申請(qǐng)人:倫納特·卡爾森, 利夫·卡爾森導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan