本发明专利技术涉及一种工业废气深冷净化与发电的工艺方法及其装置。其前置部分由纯相变无热制冷技术的多级相变制冷循环构成，高效制取深冷冷量；其后置部分利用废气中有毒有害成分沸点高于洁净气体的特点，先期使其冷凝液化并分离，让液态净气和末级液态制冷工质从废气流吸热汽化成压力蒸汽，分别驱动透平膨胀机组作功，同时收集负压区具有的机械动能，增补加压初冷废气的机械能耗。本发明专利技术能彻底根治工业废气对大气层的污染并高效发电。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及环境保护和电力工业，特别涉及一种对工业废气尤其是工业火炉烟气的深冷净化并利用废气热量作功发电的工艺方法及其装置。现代工业生产中排放的废气对大气严重污染，废气中有毒有害的气体成分对人类生存构成威胁，世界范围的环境保护已显得十分重要，而解决工业废气污染的现有技术仅限于消烟除尘与简单脱硫等方法来减轻污染。迄今为止，几乎所有工业火炉的废气都采用依靠烟囱排放到大气空间的方式，直接向大气层排污。本专利技术的目的是提供一种新的工业废气深冷净化与发电的工艺方法及其装置，它采用纯相变无热制冷技术，高效制取深冷冷量，并用深冷冷量首先液化废气中的有毒有害成分使之与洁净气体分离，彻底净化工业废气，并利用工业废气中的热量作功发电。本专利技术的技术方案如下一种工业废气深冷净化与发电的工艺方法，其前置部分由纯相变无热制冷技术的二级以上的多级制冷循环构成，由纯相变无热制冷工艺方法高效提供深冷冷量，运用深冷冷量，将导入后置部分的热工业废气分层逐步冷却，利用工业废气中的有毒有害成分液化沸点温度均比洁净气体氧气和氮气的沸点温度高的特点，首先让废气在冷却温梯的对应沸点温度区段内分别分层液化，使之与洁净气体完全分离，然后分别作为化工原料收集；与此同时，利用纯相变无热制冷工艺方法中末级相变以冷制冷循环中的制冷工质，一面释放显冷和潜冷，将工业废气中的洁净气体成分最后液化，一面从中吸收热量汽化成压力饱和蒸气，驱动透平膨胀发电机组作功发电，然后末级制冷工质经透平后，降温降压，进入末级制冷循环的冷凝空间，重新液化；与此同时，利用被完全液化的工业废气中的洁净气体成分作为工质，从不断进入的热工业废气中的高温区段吸热汽化，成为高压蒸气，驱动透平膨胀发电机组作功发电，高压洁净气体透平后降温降压自由排放；与此同时，将与深冷液态洁净气体快速换热后初步冷却的工业废气流实行机械加压，使其增大密度并升温，为末级制冷工质快速汽化蒸发成为压力饱和蒸气提供热量；与此同时，利用导入后置部分的热工业废气流突然遇冷而产生的负压，与热工业废气流进入后置部分之前所处常压状况的压力之差，利用气压差与热工业废气流的流量所形成的作功能量，通过风轮机形成机械动力，对初步冷却后的工业废气流机械加压工艺进行动能补充。一种工业废气深冷净化与发电的装置，其前置部分由纯相变无热制冷技术的二级以上的多级制冷循环构成，由纯相变无热制冷装置高效提供深冷冷量，其后置部分包括后置保温压力容器，工质泵，在后置保温压力容器内安装的与前置部分末级制冷循环相同的换热器、电动机、轴流式风轮机、离心式空气压缩机、烟尘收集器和液态废气收集器，以及透平膨胀机组和发电机组；所述后置保温压力容器的中间设有隔离层，隔离层的上部是负压冷却区，隔离层的下部是增压冷却区；所述换热器分别设置在负压冷却区和增压冷却区内，电动机与离心式空气压缩机和轴流式风轮机通过连接轴传动连接，所述轴流式风轮机安装在负压冷却区的进口，在该进口处还安装第一烟尘收集器，热工业废气被导入后置保温压力容器，并推动轴流式风轮机的风叶离心分离烟尘，烟尘被初次收集；所述离心式空气压缩机安装在隔离层上，即安装在增压冷却区的进口，在该进口处还安装第二烟尘收集器，烟尘再次被离心分离和收集；所述液态废气收集器分别设置在负压冷却区和增压冷却区内换热器的间隙中，使已被冷凝液化的有毒有害成分分别作为化工原料收集，而废气中的氧气和氮气成分最后冷凝成为液体，积存在后置保温压力容器的增压冷却区底部；所述工质泵通过第一保温压力管与负压冷却区内换热器进口管连接，负压冷却区内换热器出口管则通过第二保温压力管与第一透平膨胀机组连接，增压冷却区内换热器进口管通过工质输液管与前置部分末级制冷循环中的工质泵连接，增压冷却区内换热器出口管则通过第一保温回气管与第二透平膨胀机组连接；所述第一透平膨胀机组和第二透平膨胀机组分别通过联接轴与发电机组连接，第一透平膨胀机组的另一端是洁净气体出口，第二透平膨胀机组的另一端则通过第二保温回气管连接到前置部分末级制冷循环的冷凝空间。本专利技术将工业废气导入所述装置，逐步冷却到深冷低温温度，工业废气中的有毒有害成分均在相应的温度区段被冷凝成液体，收集其中有毒有害的液态废气成分作为化工原料，废气中剩余的是直至最后才能冷凝液化的氧气和氮气等洁净气体，由此废气得到彻底净化。工业废气在冷却冷凝过程中，利用深冷回还工艺，将冷量重复利用。本专利技术所述的装置不但利用了工业废气所携带的从常温到高温之间的热量作功发电，而且利用了其中从低温到常温的热量作功发电，因此具有很高的热机效率。本装置利用最大限度减小蒸气压缩制冷循环中的蒸发器蒸发温度与冷凝器冷凝环境温度之间的温差，使提供深冷冷量的首级制冷循环达到较高的制冷效率；与此同时，采用多级纯相变以冷制冷循环新工艺，为深冷净化工业废气尤其是烟气并发电提供了足够的深冷冷量。下面结合附图对本专利技术作详细描述。附图是一种工业废气深冷净化与发电的工艺方法及其装置的示意图。参看附图，前置部分纯相变无热制冷装置的第一保温压力容器8内安装制冷压缩机1、冷凝器2、节流器4和蒸发器6，由此构成首级蒸气压缩制冷循环。由于制冷压缩机1和冷凝器2均浸泡在液态制冷工质14中，当首级制冷循环启动后，其产热量为液态制冷工质14蒸发汽化时的汽化潜热消耗，蒸发器6的蒸发温度与冷凝器2的冷凝温度之间的温差很小，使首级制冷能有较高的制冷效率制冷供冷。由于制冷压缩机1和冷凝器2的热量被消耗而产生的蒸气经通气管16，进入由过冷液态工质冷凝板17与蒸发器6组成的冷凝空间，成为过冷液态工质。工质泵9”将液态制冷工质14泵入中间级蒸发器24，让其从中间级制冷循环的回笼蒸气中吸热蒸发汽化，汽化后的制冷工质经保温回气管11回到第一保温压力容器8内的冷凝空间，遇冷冷凝成为过冷液态工质，循环利用。后置部分包括后置保温压力容器31，工质泵32，在后置保温压力容器31内安装的换热器33、45、电动机34、轴流式风轮机35、离心式空气压缩机36、烟尘收集器37、48和液态废气收集器38、49，以及透平膨胀机组39、40和发电机组41。后置保温压力容器31的中间设置隔离层42，隔离层42的上部是负压冷却区43，隔离层42的下部是增压冷却区44。换热器33、45分别设置在负压冷却区43和增压冷却区44内。电动机34与离心式空气压缩机36和轴流式风轮机35通过联接轴46传动连接。轴流式风轮机35安装在负压冷却区43的进口47，在该进口47处还安装第一烟尘收集器37，热工业废气被导入后置保温压力容器31，并推动轴流式风轮机35的风叶离心分离烟尘，烟尘被初次收集。离心式空气压缩机36安装在隔离层42上，即安装在增压冷却区44的进口50，在该进口50处还安装第二烟尘收集器48，烟尘再次被离心分离和收集。液态废气收集器38、49分别设置在负压冷却区43和增压冷却区44内的换热器33、45的间隙中。液态废气收集器38、49是二层以上交错排列的液态废气收集板，它使已被冷凝液化的有毒有害成分分别作为化工原料收集，而废气中洁净气体氧气和氮气成分最后冷凝成为液体，积存在后置保温压力容器31的增压冷却区44底部。工质泵32通过第一保温压力管51与负压冷却区43内换热器33进口管连接，负压冷却区43内换热器33出口管则通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种工业废气深冷净化与发电的工艺方法，其前置部分由纯相变无热制冷技术的二级以上的多级制冷循环构成，由纯相变无热制冷工艺方法高效提供深冷冷量，其特征在于，运用深冷冷量，将导入后置部分的热工业废气分层逐步冷却，利用工业废气中的有毒有害成分液化沸点温度均比洁净气体氧气和氮气的沸点温度高的特点，首先让废气在冷却温梯的对应沸点温度区段内分别分层液化，使之与洁净气体完全分离，然后分别作为化工原料收集；与此同时，利用纯相变无热制冷工艺方法中末级相变以冷制冷循环中的制冷工质，一面释放显冷和潜冷，将工业废气中的洁净气体成分最后液化，一面从中吸收热量汽化成压力饱和蒸气，驱动透平膨胀发电机组作功发电，然后末级制冷工质经透平后，降温降压，进入末级制冷循环的冷凝空间，重新液化；与此同时，利用被完全液化的工业废气中的洁净气体成分作为工质，从不断进入的热工业废气中的高温区段吸热汽化，成为高压蒸气，驱动透平膨胀发电机组作功发电，高压洁净气体透平后降温降压自由排放；与此同时，将与深冷液态洁净气体快速换热后初步冷却的工业废气流实行机械加压，使其增大密度并升温，为末级制冷工质快速汽化蒸发成为压力饱和蒸气提供热量；与此同时，利用导入后置部分的热工业废气流突然遇冷而产生的负压，与热工业废气流进入后置部分之前所处常压状况的压力之差，利用气压差与热工业废气流的流量所形成的作功能量，通过风轮机形成机械动力，对初步冷却后的工业废气流机械加压工艺进行动能补充。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：易元明，
申请(专利权)人：易元明，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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