一种不含氧可燃性废气的脱除设备制造技术

本发明专利技术属于低浓度可燃性废气处理及余热利用相关技术领域，其公开了一种不含氧可燃性废气的脱除设备，该脱除设备包括化学链燃烧系统及尾气处理系统；该化学链燃烧系统包括燃料反应器及空气反应器，该尾气处理系统包括冷凝器；该燃料反应器和该空气反应器的出口通过阀连接于该冷凝器的入口；该燃料反应器和该空气反应器通过阀进行反应器间的切换；该燃料反应器内存有氧化态的氧载体颗粒，该氧化态的氧载体颗粒用于采用自身携带的晶格氧将进入该燃料反应器的不含氧可燃性废气进行氧化；该冷凝器用于去除该燃料反应器产生的燃烧产物中的水蒸气。该脱除设备更加高效，降低了成本，绿色环保，最大程度地降低了对环境的不利影响。

A removal device without oxygen and combustible waste gas

The invention belongs to the technical field of low concentration combustible waste gas treatment and waste heat utilization, and discloses a non-oxygen combustible waste gas removal device, which comprises a chemical chain combustion system and a tail gas treatment system; the chemical chain combustion system comprises a fuel reactor and an air reactor, and the tail gas treatment system package. The fuel reactor and the air reactor are connected to the inlet of the condenser through a valve; the fuel reactor and the air reactor are switched between reactors through the valve; the fuel reactor contains oxidized oxygen carrier particles, which are used to carry oxygen carrier particles by themselves. Lattice oxygen oxidizes the oxygen-free flammable exhaust gas entering the fuel reactor; the condenser is used to remove steam from the combustion products produced by the fuel reactor. The removal equipment is more efficient, reduces the cost, green environmental protection, and minimizes the adverse impact on the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种不含氧可燃性废气的脱除设备
本专利技术属于低浓度可燃性废气处理及余热利用相关
，更具体地，涉及一种不含氧可燃性废气的脱除设备。
技术介绍
现阶段，在某些新型材料制备生产领域，如低含氧硅晶体制备、氧化还原法制备石墨烯、化学气相沉积(Chemicalvapordeposition,CVD)法制备无机材料等过程中往往需要通入还原性气体(如CO、H2、CH4等)作为反应气。为了保证材料的纯度，反应气体往往是稍微过量的，因此制备过程产生的尾气中不可避免的含有低浓度可燃性气体(可能还含有H2O、CO2，但不含O2)，这就需要进一步进行处理。目前，对上述尾气的处理方法主要包括直接排空法、燃烧法和冷凝回收法，但是上述这些方法都不同程度地存在问题，直接排空法不仅造成能源的浪费，还带来大气污染和潜在的爆炸危险；对于直接燃烧法，无论是通纯O2燃烧还是通空气燃烧，由于可燃性气体浓度很低，燃烧都不会很充分；冷凝回收法的设备投资成本高，不利于控制生产成本。相应地，本领域存在着发展一种高效、低成本的不含氧可燃性废气的脱除设备的技术需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种不含氧可燃烧废气的脱除设备，其基于现有低浓度不含氧可燃性废气的处理特点，研究及设计了一种高效及低成本的不含氧可燃性废气的脱除设备。所述脱除设备采用化学链燃烧法对低浓度不含氧可燃性废气，实现高效转化的过程中，还可实现对燃烧产物二氧化碳的内在分离，经压缩纯化后的二氧化碳产品可以为企业带来间接性盈利。此外，所述燃料反应器和所述空气反应器通过采用铜基氧载体作为固体填料，理论上可以实现整个装置的热自持，并且气体的切换通过电磁阀控制，能够很大程度地提高自动化程度，降低了运行成本和生产事故的发生率。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种不含氧可燃烧废气的脱除设备，所述脱除设备包括化学链燃烧系统及尾气后处理系统，所述化学链燃烧系统包括空气反应器和燃料反应器，所述尾气后处理系统包括冷凝器；所述空气反应器内有还原态的氧载体颗粒，所述还原态的氧载体颗粒通过吸取空气中的氧而实现其载氧能力的再生；所述燃料反应器和所述空气反应器的出口通过阀连接于所述冷凝器的入口；所述燃料反应器和所述空气反应器通过阀进行反应器间的切换；所述燃料反应器内存有氧化态的氧载体颗粒，所述氧化态的氧载体颗粒用于自身携带的晶格氧将进入所述燃料反应器的不含氧可燃性废气进行氧化以生成H2O或/及CO2；所述燃料反应器的燃烧产物进入所述冷凝器，所述冷凝器用于去除所述燃烧产物中的水蒸气。进一步地，所述氧载体颗粒为铜基氧载体。进一步地，所述化学链燃烧系统还包括第一三通阀、第二三通阀、第一四通阀及第二四通阀，所述第一四通阀的两个出口分别连接于所述空气反应器的入口及所述燃料反应器的入口，其两个入口分别连接于所述第二三通阀的出口及所述第一三通阀的出口；所述冷凝器的出口分别连接于所述第一三通阀的入口及所述第二三通阀的入口；所述第二四通阀的两个入口分别连接所述空气反应器的出口及所述燃料反应器的出口，其两个出口中的一个连接于所述冷凝器的入口，另一个与大气相连通。进一步地，所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述第一四通阀及所述第二四通阀均为电磁控制阀。进一步地，经由所述冷凝器流出的二氧化碳气流分别用于对所述空气反应器及所述燃料反应器进行吹扫。进一步地，所述脱除设备中还原反应的时间等于氧化反应的时间与吹扫时间之和，通过控制所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述第一四通阀及所述第二四通阀来实现所述脱除设备对不含氧可燃性废气的连续处理。进一步地，所述燃料反应器中的温度为300℃～900℃。进一步地，所述燃料反应器中的温度为700℃～900℃。进一步地，所述化学链燃烧系统为并联固定床或者鼓泡床反应器结构，或者为串行流化床反应器结构。进一步地，所述脱除设备为并联固定床或者鼓泡床反应器结构，或者为串行流化床反应器结构。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的不含氧可燃烧废气的脱除设备主要具有以下有益效果：1.所述脱除设备采用化学链燃烧法对低浓度不含氧可燃性废气，实现高效转化的过程中，还可实现对燃烧产物二氧化碳的内在分离，经压缩纯化后的二氧化碳产品可以为企业带来间接性盈利。2.所述燃料反应器和所述空气反应器通过采用铜基氧载体作为固体填料，理论上可以实现整个装置的热自持，并且气体的切换通过电磁阀控制，能够很大程度地提高自动化程度，降低了运行成本和生产事故的发生率。3.所述脱除设备的结构简单、紧凑，操作安全易行，能够以更小的资本投入和运行成本实现对低浓度不含氧可燃性废气的安全有效脱除，可促进企业的绿色、节能型发展。4.所述脱除设备能够更加高效、节能、绿色地实现对低浓度不含氧可燃性气体的无害化处理，并可进行余热回收，最大程度地降低对环境的不利影响。附图说明图1是本专利技术较佳实施方式提供的不含氧可燃烧废气的脱除设备的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：R1-空气反应器，R2-燃料反应器，V1-第一三通阀，V2-第二三通阀，V3-第一四通阀，V4-第二四通阀，C-冷凝器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参阅图1，本专利技术较佳实施方式提供的不含氧可燃性废气的脱除设备，所述脱除设备结合了化学链燃烧技术来脱除微量不含氧可燃性废气，且为高效、经济、环保、安全、可靠地实现了低浓度不含氧可燃性废气的脱除。其中，化学链燃烧是一种新型的燃烧技术，该技术借助于氧载体在两个反应器的氧化与还原，燃料与空气在不接触的条件下，由氧载体将氧传递到燃料中进行燃烧，且燃料转化率高。所述脱除设备能够高效燃烧微量不含氧可燃性气体的同时，还能够实现对燃烧产物CO2的内在分离和富集，最大限度地减少了对环境的不利影响。具体地，所述脱除设备包括化学链燃烧系统及尾气后处理系统，所述化学链燃烧系统包括空气反应器R1、燃料反应器R2、第一三通阀V1、第二三通阀V2、第一四通阀V3、第二四通阀V4；所述尾气后处理系统包括冷凝器C，所述第二四通阀V4的一个入口连接于所述空气反应器R1的出口，另一个入口连接于所述燃料反应器R2的出口，且所述第二四通阀V4的一个出口连接于所述冷凝器C的入口，另一个出口与大气相连通。所述第一四通阀V3的两个出口分别连接于所述空气反应器R1的入口及所述燃料反应器R2的入口，其两个入口分别连接于所述第二三通阀V2的出口及所述第一三通阀V1的出口。所述冷凝器C的出口分别连接于所述第一三通阀V1的两个入口中的一个及所述第二三通阀V2的两个入口中的一个。所述燃料反应器R2中存有氧化态的氧载体颗粒，所述氧载体可以为铜基氧载体。本实施方式中，所述燃料反应器R2中的温度为300℃～900℃，优选为700℃～900℃。经由所述第一三通阀V1及所述第一四通阀V3的控制而将待处理的低浓度不含氧可燃性废气F1通入所述燃料反应器R2中，所述燃料反应器R2中的氧载体利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不含氧可燃性废气的脱除设备，其特征在于：所述脱除设备包括化学链燃烧系统及尾气后处理系统，所述化学链燃烧系统包括空气反应器和燃料反应器，所述尾气后处理系统包括冷凝器；所述空气反应器内存有还原态的氧载体颗粒，所述还原态的氧载体颗粒通过氧化反应实现其载氧能力的再生；所述燃料反应器和所述空气反应器的出口通过阀连接于所述冷凝器的入口；所述燃料反应器和所述空气反应器通过阀进行反应器间的切换；所述燃料反应器内存有氧化态的氧载体颗粒，所述氧化态的氧载体颗粒用于采用自身携带的晶格氧将进入所述燃料反应器的不含氧可燃性废气进行氧化以生成H2O或/及CO2；所述燃料反应器的燃烧产物进入所述冷凝器，所述冷凝器用于去除所述燃烧产物中的水蒸气。

【技术特征摘要】
1.一种不含氧可燃性废气的脱除设备，其特征在于：所述脱除设备包括化学链燃烧系统及尾气后处理系统，所述化学链燃烧系统包括空气反应器和燃料反应器，所述尾气后处理系统包括冷凝器；所述空气反应器内存有还原态的氧载体颗粒，所述还原态的氧载体颗粒通过氧化反应实现其载氧能力的再生；所述燃料反应器和所述空气反应器的出口通过阀连接于所述冷凝器的入口；所述燃料反应器和所述空气反应器通过阀进行反应器间的切换；所述燃料反应器内存有氧化态的氧载体颗粒，所述氧化态的氧载体颗粒用于采用自身携带的晶格氧将进入所述燃料反应器的不含氧可燃性废气进行氧化以生成H2O或/及CO2；所述燃料反应器的燃烧产物进入所述冷凝器，所述冷凝器用于去除所述燃烧产物中的水蒸气。2.如权利要求1所述的不含氧可燃性废气的脱除设备，其特征在于：所述氧载体颗粒为铜基氧载体。3.如权利要求1所述的不含氧可燃性废气的脱除设备，其特征在于：所述化学链燃烧系统还包括第一三通阀、第二三通阀、第一四通阀及第二四通阀，所述第一四通阀的两个出口分别连接于所述空气反应器的入口及所述燃料反应器的入口，其两个入口分别连接于所述第二三通阀的出口及所述第一三通阀的出口；所述冷凝器的出口分别连接于所述第一三通阀的入口及所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海波，田鑫，马琎晨，郑楚光，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42