[發明專利]一種不含氧可燃性廢氣的脫除設備

有效

• 申請號: 201810536418.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108413421B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 趙海波;田鑫;馬琎晨;鄭楚光
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

本發明屬于低濃度可燃性廢氣處理及余熱利用相關技術領域，其公開了一種不含氧可燃性廢氣的脫除設備，該脫除設備包括化學鏈燃燒系統及尾氣處理系統；該化學鏈燃燒系統包括燃料反應器及空氣反應器，該尾氣處理系統包括冷凝器；該燃料反應器和該空氣反應器的出口通過閥連接于該冷凝器的入口；該燃料反應器和該空氣反應器通過閥進行反應器間的切換；該燃料反應器內存有氧化態的氧載體顆粒，該氧化態的氧載體顆粒用于采用自身攜帶的晶格氧將進入該燃料反應器的不含氧可燃性廢氣進行氧化；該冷凝器用于去除該燃料反應器產生的燃燒產物中的水蒸氣。該脫除設備更加高效，降低了成本，綠色環保，最大程度地降低了對環境的不利影響。

技術領域

本發明屬于低濃度可燃性廢氣處理及余熱利用相關技術領域，更具體地，涉及一種不含氧可燃性廢氣的脫除設備。

背景技術

現階段，在某些新型材料制備生產領域，如低含氧硅晶體制備、氧化還原法制備石墨烯、化學氣相沉積(Chemical?vapor?deposition,CVD)法制備無機材料等過程中往往需要通入還原性氣體(如CO、H₂、CH₄等)作為反應氣。為了保證材料的純度，反應氣體往往是稍微過量的，因此制備過程產生的尾氣中不可避免的含有低濃度可燃性氣體(可能還含有H₂O、CO₂，但不含O₂)，這就需要進一步進行處理。

目前，對上述尾氣的處理方法主要包括直接排空法、燃燒法和冷凝回收法，但是上述這些方法都不同程度地存在問題，直接排空法不僅造成能源的浪費，還帶來大氣污染和潛在的爆炸危險；對于直接燃燒法，無論是通純O₂燃燒還是通空氣燃燒，由于可燃性氣體濃度很低，燃燒都不會很充分；冷凝回收法的設備投資成本高，不利于控制生產成本。相應地，本領域存在著發展一種高效、低成本的不含氧可燃性廢氣的脫除設備的技術需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種不含氧可燃燒廢氣的脫除設備，其基于現有低濃度不含氧可燃性廢氣的處理特點，研究及設計了一種高效及低成本的不含氧可燃性廢氣的脫除設備。所述脫除設備采用化學鏈燃燒法對低濃度不含氧可燃性廢氣，實現高效轉化的過程中，還可實現對燃燒產物二氧化碳的內在分離，經壓縮純化后的二氧化碳產品可以為企業帶來間接性盈利。此外，所述燃料反應器和所述空氣反應器通過采用銅基氧載體作為固體填料，理論上可以實現整個裝置的熱自持，并且氣體的切換通過電磁閥控制，能夠很大程度地提高自動化程度，降低了運行成本和生產事故的發生率。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種不含氧可燃燒廢氣的脫除設備，所述脫除設備包括化學鏈燃燒系統及尾氣后處理系統，所述化學鏈燃燒系統包括空氣反應器和燃料反應器，所述尾氣后處理系統包括冷凝器；所述空氣反應器內有還原態的氧載體顆粒，所述還原態的氧載體顆粒通過吸取空氣中的氧而實現其載氧能力的再生；所述燃料反應器和所述空氣反應器的出口通過閥連接于所述冷凝器的入口；所述燃料反應器和所述空氣反應器通過閥進行反應器間的切換；

所述燃料反應器內存有氧化態的氧載體顆粒，所述氧化態的氧載體顆粒用于自身攜帶的晶格氧將進入所述燃料反應器的不含氧可燃性廢氣進行氧化以生成H₂O或/及CO₂；所述燃料反應器的燃燒產物進入所述冷凝器，所述冷凝器用于去除所述燃燒產物中的水蒸氣。

進一步地，所述氧載體顆粒為銅基氧載體。

進一步地，所述化學鏈燃燒系統還包括第一三通閥、第二三通閥、第一四通閥及第二四通閥，所述第一四通閥的兩個出口分別連接于所述空氣反應器的入口及所述燃料反應器的入口，其兩個入口分別連接于所述第二三通閥的出口及所述第一三通閥的出口；所述冷凝器的出口分別連接于所述第一三通閥的入口及所述第二三通閥的入口；所述第二四通閥的兩個入口分別連接所述空氣反應器的出口及所述燃料反應器的出口，其兩個出口中的一個連接于所述冷凝器的入口，另一個與大氣相連通。