用于處理含有一氧化碳的廢氣的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一個(gè)上氣設(shè)備被布置用于從處理容器中抽出含有一氧化碳的廢氣氣流。至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系接收并調(diào)節(jié)該氣流。一個(gè)出口排出至少一部分的該氣流。該氣流的一部分被分離形成再循環(huán)氣流。一個(gè)排放設(shè)備將該氣流與再循環(huán)氣流合流，以降低該氣流的溫度并升高該氣流的靜態(tài)壓力。該氣流維持在一個(gè)正表壓。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)內(nèi)容涉及工業(yè)廢氣的處理，具體來(lái)講，涉及被設(shè)計(jì)用于防止一氧化碳?xì)怏w 爆炸和泄漏到工作環(huán)境中的系統(tǒng)和方法。 用于處理含有一氧化碳的廢氣的系統(tǒng)和方法

【背景技術(shù)】
[0002] 下文段落并不是承認(rèn)其中討論的任何內(nèi)容為現(xiàn)有技術(shù)或本領(lǐng)域技術(shù)人員的部分 知識(shí)。
[0003] -些工業(yè)工藝產(chǎn)生富一氧化碳廢氣，包括高爐、煉焦?fàn)t、紅土鎳礦熔爐、鈦鐵礦熔 爐、氣化爐和碳化鈣熔爐。這種廢氣還可含有氫氣、烴和其他成分。在例如埋弧爐中進(jìn)行的 碳化鈣的生產(chǎn)，將焦炭和石灰的供給混合物用在以下反應(yīng)中：
[0004] Ca0+3C - CaC2+C0
[0005] 通常，可通過(guò)一種廢氣系統(tǒng)處理富一氧化碳廢氣，該系統(tǒng)將廢氣從產(chǎn)生廢氣的處 理容器中用導(dǎo)管輸送出來(lái)。然而，一氧化碳是一種能夠與空氣形成爆炸性混合物的可燃物 質(zhì)。因此，需要防止空氣向廢氣處理系統(tǒng)中的滲透。
[0006] 在負(fù)壓力氣體處理系統(tǒng)中，空氣向廢氣系統(tǒng)中的滲透是通過(guò)嘗試徹底密封所有潛 在泄漏源尤其是接合處和管道連接處來(lái)解決的。此工藝不是無(wú)關(guān)緊要的；例如，其可包含手 焊一個(gè)鋼條環(huán)繞管道連接處的整個(gè)周圈并隨后采用專用涂料。然而，這種接合處的長(zhǎng)期老 化可最終導(dǎo)致空氣泄漏進(jìn)系統(tǒng)中，并且，當(dāng)在管道系統(tǒng)中沒(méi)有在位監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)難以探測(cè)這 種泄漏，而這種監(jiān)測(cè)設(shè)備由于不利的環(huán)境具有較差的可靠性。隨著時(shí)間的過(guò)去，廢氣系統(tǒng)中 形成未被檢測(cè)到的爆炸性氣體混合物的風(fēng)險(xiǎn)升高。
[0007] 廢氣處理系統(tǒng)可以包括去除灰塵的裝置。潮濕氣體清潔和干燥氣體清潔為兩種去 除灰塵的方法。
[0008] 潮濕氣體清潔包括將廢氣通過(guò)一個(gè)除塵器，在該除塵器中該廢氣被用液體噴灑或 穿過(guò)一池液體。該液體可以是例如水?；覊m顆粒通過(guò)在液體除塵劑中沉淀而去除。污染氣 體也可以通過(guò)吸附或溶解到除塵劑中而去除。潮濕氣體清潔傾向于降低清潔的排放氣流的 溫度和體積，以滿足下游設(shè)備的較小的尺寸要求。然而，潮濕系統(tǒng)產(chǎn)生的流出氣流要求廢棄 前的處理。
[0009] 灰塵去除的第二種方法是干燥氣體清潔。該方法可包括將廢氣通過(guò)一系列過(guò)濾 器，如袋濾室過(guò)濾器、靜電沉積器或其他干燥部件來(lái)去除灰塵顆粒。干燥灰塵能夠被捕獲并 被潛在利用，而非在流出氣流中被排出。然而，易揮發(fā)混合物會(huì)在干燥氣體清潔過(guò)程中凝 結(jié)，這會(huì)阻塞設(shè)備如袋濾室過(guò)濾器。為了防止凝結(jié)，可采取措施在灰塵去除過(guò)程中維持足夠 高的溫度。另外，由于廢氣在清潔過(guò)程中未被冷卻到相同程度，下游設(shè)備尺寸要求可能高于 與之相當(dāng)?shù)某睗裣到y(tǒng)。清潔階段的下游還可能要求專用氣體冷卻設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 以下概要旨在向讀者介紹下文更詳細(xì)的描述，而非定義或限制所要求保護(hù)的主 題。
[0011] 根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面，提供了一種在正表壓（positive gauge pressure) 下處理含有一氧化碳的廢氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括：一個(gè)用于從處理容器中抽出廢氣氣流 的上氣設(shè)備；至少一個(gè)用于接收和調(diào)節(jié)氣流的氣體調(diào)節(jié)體系，一個(gè)用于分離氣流以形成至 少一個(gè)再循環(huán)氣流和一個(gè)出口氣流的接頭（junction);-個(gè)用于排出出口氣流的出口；以 及一個(gè)用于接收氣流與再循環(huán)氣流并將氣流與再循環(huán)氣流合流以降低氣流溫度并升高氣 流靜態(tài)壓力的排放設(shè)備。
[0012] 該排放設(shè)備可布置在至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系的上游。該排放設(shè)備可包括用于接收 氣流的第一入口管、用于接收再循環(huán)氣流的第二入口管、以及一個(gè)用于排出氣流的出口管。 該出口管可被大致垂直地定向，從而使氣流以大致垂直向下的方向被排出。該系統(tǒng)可進(jìn)一 步包括一個(gè)位于出口管下方用于接收氣流中夾帶的灰塵顆粒的排泄箱。
[0013] 該排放設(shè)備可包括一個(gè)喉管，再循環(huán)氣流通過(guò)該喉管被排出。喉管的橫截面積可 以是可調(diào)整的以控制再循環(huán)氣流的流速?？赏ㄟ^(guò)改變喉管內(nèi)一個(gè)圓錐形部件的垂直位置來(lái) 調(diào)整該橫截面積。
[0014] 該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇，用于接收來(lái)自接頭的再循環(huán)氣流并給該再 循環(huán)氣流加壓。
[0015] 可將該上氣設(shè)備適配為冷卻氣流。該上氣設(shè)備可包括一個(gè)水冷卻管。該上氣設(shè)備 可包括一個(gè)環(huán)境冷卻管。該水冷卻管和環(huán)境冷卻管可串聯(lián)連接。該上氣設(shè)備可被布置為使 得上氣設(shè)備出口位于高于上氣設(shè)備入口的高度。
[0016] 該至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系可包括一個(gè)用于給氣流加壓的廢氣風(fēng)扇、一個(gè)用于清潔 氣流的干燥灰塵收集器、以及一個(gè)用于冷卻氣流的冷卻器。該廢氣風(fēng)扇可接收來(lái)自排放設(shè) 備的氣流，該干燥灰塵收集器可接收來(lái)自廢氣風(fēng)扇的氣流，而該冷卻器可接收來(lái)自干燥灰 塵收集器的氣流。該廢氣風(fēng)扇可被布置為使廢氣風(fēng)扇入口位于高于上氣設(shè)備入口的高度。
[0017] 該系統(tǒng)可包括兩個(gè)或更多個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系。
[0018] 根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一方面，提供了一種在正表壓下處理含有一氧化碳的廢氣的 方法。該方法可包括：從處理容器中抽出廢氣氣流；使該氣流通過(guò)至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系 以調(diào)節(jié)該氣流，分離該氣流以形成一個(gè)出口氣流和一個(gè)再循環(huán)氣流；排出出口氣流；以及 將該氣流與再循環(huán)氣流合流以降低該氣流溫度并升高該氣流靜態(tài)壓力。
[0019] 該氣流和再循環(huán)氣流可在至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系的上游合流。將氣流通過(guò)至少一 個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系的步驟可包括給該氣流加壓、清潔該氣流和冷卻該氣流。
[0020] 可采用廢氣風(fēng)扇給該氣流加壓，且該方法可進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)處理容器的壓力，以 及基于該壓力改變廢氣風(fēng)扇的流速。
[0021] 該方法可進(jìn)一步包括：采用再循環(huán)風(fēng)扇給該再循環(huán)氣流加壓；監(jiān)測(cè)與再循環(huán)氣流 合流后的氣流的溫度，以及基于該壓力改變?cè)傺h(huán)風(fēng)扇的流速。
[0022] 采用排放設(shè)備可合流該氣流和再循環(huán)氣流，且該方法可進(jìn)一步包括調(diào)整該排放設(shè) 備中的再循環(huán)氣流的流速。該方法可進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)再循環(huán)氣流和在排放設(shè)備中與再循環(huán) 氣流合流后的氣流之間的壓力差，并基于該壓力差調(diào)整再循環(huán)氣流的流速。
[0023] 可采用上氣設(shè)備抽出該氣流，且該方法可進(jìn)一步包括冷卻該上氣設(shè)備中的氣流。 該方法可進(jìn)一步包括使該氣流流經(jīng)該上氣設(shè)備的一個(gè)水冷卻管。該方法可進(jìn)一步包括使該 氣流流經(jīng)該上氣設(shè)備的一個(gè)環(huán)境冷卻管。該氣流可在上氣設(shè)備入口和布置在高于該入口的 高度的上氣設(shè)備出口之間向上流動(dòng)。該氣流可在上氣設(shè)備入口和布置在高于該上氣設(shè)備的 入口的高度的氣體調(diào)節(jié)體系入口之間向上流動(dòng)。
[0024] 該方法可包括使該氣流通過(guò)兩個(gè)或更多個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 為了使要求保護(hù)的主題內(nèi)容能夠被更全面地理解，將做出對(duì)附圖的參考，其中：
[0026] 圖1為氣體處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的不意圖；
[0027] 圖2為使用圖1中的系統(tǒng)的方法的流程圖；
[0028] 圖3為圖1中系統(tǒng)的上氣設(shè)備和排放設(shè)備的細(xì)節(jié)側(cè)視圖；
[0029] 圖4為圖1中系統(tǒng)的排放設(shè)備的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)側(cè)視圖；
[0030] 圖5為氣體處理系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，包括并聯(lián)的氣體調(diào)節(jié)體系的示意圖；以及
[0031] 圖6為氣體處理系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施例，包括控制回路的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 在下文的描述中，通過(guò)提供所要求保護(hù)的主題內(nèi)容的實(shí)施例來(lái)闡述具體細(xì)節(jié)。然 而，下文描述的實(shí)施例不旨在限定或限制所要求保護(hù)的主題內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明 確具體實(shí)施例的很多變化都可能在所要求保護(hù)的主題內(nèi)容范圍內(nèi)。
[0033] 為了闡述的簡(jiǎn)單明了，當(dāng)認(rèn)為適合時(shí)，合適的附圖標(biāo)記會(huì)在附圖之間重復(fù)出現(xiàn)，以 指示對(duì)應(yīng)的或相似的元件或步驟。
[0034] 由于富一氧化碳?xì)怏w易燃和有毒的特性，設(shè)計(jì)用于處理富一氧化碳?xì)怏w的廢氣系 統(tǒng)可要求特殊的設(shè)計(jì)考慮。根據(jù)本文的描述，在產(chǎn)生作為廢氣混合物成分之一的一氧化碳 的工業(yè)工藝中，正表壓系統(tǒng)被用于將廢氣從一個(gè)或多個(gè)處理容器中去除，清潔并冷卻廢氣， 并引導(dǎo)廢氣至下游出口以進(jìn)一步使用或儲(chǔ)存。該系統(tǒng)保持在大氣壓之上，以致任何泄漏都 涉及氣體流出廢氣系統(tǒng)?？朔毫μ荻鹊南驈U氣系統(tǒng)內(nèi)的空氣滲入一般是不可能的，因此 可避免爆炸性氣體混合物的形成。
[0035] 參照?qǐng)D1，大致圖不了系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例。系統(tǒng)100包括一個(gè)處理容器101， 一個(gè)上氣設(shè)備111，一個(gè)排放設(shè)備130, 一個(gè)廢氣風(fēng)扇140, 一個(gè)干燥灰塵收集器150, 一個(gè)冷 卻器160,以及一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇180。
[0036] 處理容器101可以是一個(gè)在工業(yè)工藝中產(chǎn)生富一氧化碳?xì)怏w作為主要產(chǎn)物或副 產(chǎn)物的封閉容器。作為一個(gè)實(shí)施例，處理容器101可以是一個(gè)電弧熔爐，用于碳化鈣的制 造。處理容器101包括至少一個(gè)出口用于向下游輸送廢氣到系統(tǒng)100。
[0037] 根據(jù)所示，上氣設(shè)備111可包括串聯(lián)連接的一個(gè)水冷卻管110和一個(gè)環(huán)境冷卻管 120。水冷卻管110可以是具有雙壁或通道型結(jié)構(gòu)的向上傾斜的管，具有在內(nèi)壁和外壁之間 的空間（plenum)，通過(guò)該空間來(lái)供給冷卻水112。冷卻水112進(jìn)入水冷卻管110的空間，并 通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流冷卻從處理容器101抽出的熱廢氣。用過(guò)的冷卻水114隨后從水冷卻管110 排出。冷卻水112與用過(guò)的冷卻水114的方向可以是相反的，從而水對(duì)于廢氣逆流而行。在 一些實(shí)施例中，用過(guò)的冷卻水114可通過(guò)例如將其通過(guò)熱交換器而被冷卻，并隨后作為冷 卻水112再流通。
[0038] 環(huán)境冷卻管120可以是從水冷卻管110的一個(gè)出口延伸出的向上傾斜的管。已被 水冷卻管110冷卻的廢氣氣流115,進(jìn)入環(huán)境冷卻管120并通過(guò)輻射和自然對(duì)流被進(jìn)一步冷 卻，例如環(huán)境冷卻。半冷卻廢氣氣流125從環(huán)境冷卻管120的出口離開(kāi)。作為一個(gè)實(shí)施例， 且并不旨在限制，半冷卻廢氣氣流125的溫度可以約為450°C。
[0039] 在圖示的實(shí)施例中，由于水具有高于空氣的比熱，并能夠更有效地降低從處理容 器101中抽出的廢氣氣流的溫度，將水冷卻管110布置在環(huán)境冷卻管120上游。水還會(huì)防 止上氣設(shè)備111的管道結(jié)構(gòu)在處理容器101的操作中的不正常狀況下被過(guò)度加熱。然而， 在其他實(shí)施例中，若環(huán)境冷卻管120能夠充分冷卻廢氣氣流，可省去水冷卻管110。在一些 實(shí)施例中，若廢氣氣流在一個(gè)相對(duì)較低的溫度下從處理容器101中抽出，還可省去環(huán)境冷 卻管120。
[0040] 廢氣被引導(dǎo)至從上氣設(shè)備111到排放設(shè)備130的半冷卻廢氣氣流125中。在一些 實(shí)施例中，排放設(shè)備130可采用Y形接頭（wye-junction)形式，具有兩個(gè)入口和一個(gè)出口， 將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。半冷卻廢氣氣流125與再循環(huán)氣流185通過(guò)分立的入口進(jìn)入 排放設(shè)備130并具有大致一致的流向。半冷卻廢氣氣流125與再循環(huán)氣流185在排放設(shè)備 130中合流，并通過(guò)稀釋將半冷卻廢氣氣流125冷卻。出口氣流135在一個(gè)中間溫度下離 開(kāi)排放設(shè)備130,該中間溫度在半冷卻廢氣氣流125的溫度與再循環(huán)氣流185的溫度之間。 作為一個(gè)實(shí)施例，且不旨在限制，出口氣流135的溫度約為180°C，半冷卻廢氣氣流125具有 約450°C的入口溫度，再循環(huán)氣流185具有約40°C的入口溫度。
[0041] 在一些實(shí)施例中，為了維持一個(gè)正表壓，用于傳輸氣流115、125、135的管道具有 相對(duì)較大的橫截面積，以降低流速并進(jìn)而限制靜態(tài)壓力損失。另外，同樣的管道可采用低壓 降配件用于如肘管、凸緣和膨脹接頭等部件，以限制氣流115、125、135內(nèi)的靜態(tài)壓力損失。
[0042] 系統(tǒng)100包括一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系210,用于調(diào)節(jié)出口氣流135。在所示實(shí)施例中， 氣體調(diào)節(jié)體系210包括用于給廢氣加壓的廢氣風(fēng)扇140,用于清潔廢氣的干燥灰塵收集器 150,以及用于冷卻廢氣的冷卻器160。
[0043] 廢氣風(fēng)扇140接收出口氣流135,提高廢氣的靜態(tài)壓力，并排放被加壓的廢氣氣流 145。在一些實(shí)施例中，廢氣風(fēng)扇140可采取可變速、直接驅(qū)動(dòng)、離心的風(fēng)扇的形式。
[0044] 干燥灰塵收集器150接收被加壓的廢氣氣流145并過(guò)濾掉灰塵顆粒。在一些實(shí)施 例中，干燥灰塵收集器150可包括一個(gè)或多個(gè)袋式除塵器。在其他實(shí)施例中，干燥灰塵收集 器150可包括一個(gè)或多個(gè)靜電沉淀器，或一個(gè)旋風(fēng)分離器。干燥灰塵氣流152從干燥灰塵 收集器150中排出以進(jìn)一步使用、儲(chǔ)存或廢棄。廢氣從干燥灰塵收集器150中以清潔廢氣 氣流155排放。
[0045] 冷卻器160接收清潔廢氣氣流155并冷卻該廢氣至預(yù)期的出口溫度，并排放經(jīng)調(diào) 節(jié)的廢氣氣流165。在一些實(shí)施例中，冷卻器160可采取強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻器的形式，該強(qiáng)迫通 風(fēng)冷卻器具有垂直的一排廢氣流經(jīng)的管子。風(fēng)扇水平地吹動(dòng)周?chē)諝獗榧斑@排管子的外表 面，進(jìn)而通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流冷卻在內(nèi)部流通的廢氣。在其他實(shí)施例中，冷卻器160可采取水冷卻 熱交換器的形式。通過(guò)舉例方式，且不旨在限制，經(jīng)調(diào)節(jié)的廢氣氣流165的溫度可以約為 40。。。
[0046] 在系統(tǒng)100中，氣流115、125、135、145、155、165-般維持在正表壓下。應(yīng)當(dāng)注意 的是，干燥灰塵收集器150可產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)較大的壓力降，因此將干燥灰塵收集器150布置 在廢氣風(fēng)扇140上游可能有產(chǎn)生負(fù)表壓的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如所示的，廢氣風(fēng)扇140布置在干燥 灰塵收集器150的上游，從而能夠維持正表壓。冷卻器160可被放置在干燥灰塵收集器150 的上游，但是由于灰塵在冷卻器160內(nèi)堆積的可能性，這一安排可能并不是很期望的。另 夕卜，去除灰塵前冷卻可能會(huì)引起易揮發(fā)成分凝結(jié)在干燥灰塵收集器150中。
[0047] 經(jīng)調(diào)節(jié)的廢氣氣流165通過(guò)一個(gè)接頭170被分離成再循環(huán)氣流175和出口氣流 200。在各種不同實(shí)施例中，接頭170可以是T形接頭（tee-junction)、Y形接頭或任何其 他適合的分流部件。出口氣流200從系統(tǒng)100中排出。
[0048] 再循環(huán)風(fēng)扇180接收再循環(huán)氣流175,提高其靜態(tài)壓力，并排放將被引導(dǎo)至排放設(shè) 備130的再循環(huán)氣流185。在一些具體實(shí)施例中，再循環(huán)風(fēng)扇180可采取固定速度、直接驅(qū) 動(dòng)、離心風(fēng)扇的形式。在其他實(shí)施例中，廢氣風(fēng)扇140足夠強(qiáng)大以使再循環(huán)氣流175中產(chǎn)生 一個(gè)足夠高的靜態(tài)壓力，以至于不需要并可以省去再循環(huán)風(fēng)扇180。在無(wú)再循環(huán)風(fēng)扇180的 實(shí)施例中，一個(gè)阻尼器組件可被用于替換再循環(huán)風(fēng)扇180,以控制再循環(huán)氣流185的流速。
[0049] 圖2大致描述了一種使用系統(tǒng)100的方法500。在步驟502中，廢氣氣流從處理容 器中被抽出。在步驟504中，廢氣在水冷卻管中冷卻。在步驟506中，廢氣在環(huán)境冷卻管中 進(jìn)一步冷卻。在步驟508中，廢氣被加壓，例如使用風(fēng)扇。在步驟510中，廢氣被過(guò)濾。在步 驟512中，廢氣被進(jìn)一步冷卻。在步驟514中，廢氣被分離以產(chǎn)生再循環(huán)氣流。在步驟516 中，剩下的廢氣從系統(tǒng)排放。在步驟518中，再循環(huán)氣流被加壓，例如使用風(fēng)扇。最后，在步 驟520中，再循環(huán)氣流與廢氣合流，如在步驟508上游。
[0050] 圖3示出了系統(tǒng)100的上氣設(shè)備111和排放設(shè)備130。上氣設(shè)備111包括水冷卻 管110,該水冷卻管如圖所示直接連接于處理容器101的一個(gè)出口，以及環(huán)境冷卻管120,該 環(huán)境冷卻管直接延伸自水冷卻管110的出口。
[0051] 由于上氣設(shè)備111傾斜的布置，進(jìn)入上氣設(shè)備111的入口 113的廢氣氣流102與 排放自上氣設(shè)備111的出口 116的半冷卻廢氣氣流125相比有相當(dāng)?shù)偷母叨取Ａ硗?，由?在通過(guò)上氣設(shè)備111時(shí)廢氣氣流102的冷卻，半冷卻廢氣氣流125與上氣設(shè)備111的入口 113處的廢氣氣流102相比更冷并因而密度更大。此密度差導(dǎo)致向上浮力驅(qū)使的氣流穿過(guò) 上氣設(shè)備111。廢氣的這種運(yùn)動(dòng)，可以被描述為"煙道效應(yīng)"，在系統(tǒng)100中使靜態(tài)壓力上升。 因此，上氣設(shè)備111的布置有助于系統(tǒng)100的正表壓。
[0052] 從上氣設(shè)備111的出口 116流出的半冷卻廢氣氣流125比出口氣流135的溫度更 高，并由于浮力將傾向于留在上氣設(shè)備111的頂部。由于半冷卻廢氣氣流125從出口 116 被迫使朝向廢氣風(fēng)扇140,此浮力引起煙道效應(yīng)相反地運(yùn)作，并導(dǎo)致靜態(tài)壓力下降。在一些 實(shí)施例中，廢氣風(fēng)扇140的一個(gè)入口被布置為比從上氣設(shè)備111入口 113具有更高的高度。 這保證了煙道效應(yīng)導(dǎo)致上氣設(shè)備111的入口 113與廢氣風(fēng)扇140之間靜態(tài)壓力的凈升高。 另外，由于上氣設(shè)備111中的高冷卻速度，半冷卻廢氣氣流125與廢氣氣流102之間的溫度 差可顯著高于半冷卻廢氣氣流125與出口氣流135之間的溫度差。因此，上氣設(shè)備111中 靜態(tài)壓力的上升一般高于隨后的出口 116與廢氣風(fēng)扇140之間的靜態(tài)壓降，盡管上氣設(shè)備 111的入口 113和廢氣風(fēng)扇140的入口在大致相同的高度。
[0053] 與上氣設(shè)備111相反，排放設(shè)備130以向下傾斜的方式安裝。在所示的實(shí)施例中， 排放設(shè)備130具有兩個(gè)入口氣流：半冷卻廢氣氣流125通過(guò)一個(gè)入口管129進(jìn)入；再循環(huán) 氣流185通過(guò)一個(gè)再循環(huán)入口管189進(jìn)入。出口氣流135通過(guò)一個(gè)出口管134排出，并具 有在半冷卻廢氣氣流125的溫度與再循環(huán)氣流185的溫度之間的中間溫度。作為排放設(shè)備 130中的氣體溫度的一個(gè)實(shí)施例，且不旨在限制，半冷卻廢氣氣流125在450°C下進(jìn)入，再循 環(huán)氣流185在40°C下進(jìn)入，且出口氣流135在180°C的溫度下排出。
[0054] 因此，應(yīng)當(dāng)注意的是，排放設(shè)備130的布置達(dá)到兩種功效。第一，如提到的，再循環(huán) 氣流185與半冷卻廢氣氣流125的合流導(dǎo)致出口氣流135具有降低的溫度（與半冷卻廢氣 氣流125相比）。第二，再循環(huán)氣流185與半冷卻廢氣氣流125的合流導(dǎo)致出口氣流135具 有升高的靜態(tài)壓力（與半冷卻廢氣氣流125相比）。因此，排放設(shè)備130的布置有助于系 統(tǒng)10的正表壓。另外，由于摩擦力和負(fù)煙道效應(yīng)（若可應(yīng)用），當(dāng)半冷卻廢氣氣流125從 上氣設(shè)備111的出口 116流至廢氣風(fēng)扇140時(shí)，將引起靜態(tài)壓力的連續(xù)下降。因此，廢氣風(fēng) 扇140緊鄰的上游區(qū)域可能為最易于下降至大氣壓以下，因此將排放設(shè)備130布置在這一 區(qū)域可降低出口氣流135中負(fù)表壓的風(fēng)險(xiǎn)。
[0055] 圖3描述了成垂直或近乎垂直的方向的上氣設(shè)備111、排放設(shè)備130、入口管129、 再循環(huán)入口管189、出口管134和廢氣風(fēng)扇入口管139。這種布置可降低當(dāng)灰塵氣體混合物 通過(guò)水平管區(qū)段時(shí)可能發(fā)生的灰塵在這些部件表面的附著和累積。在一些實(shí)施例中，水平 面以上60°或更多的傾斜被應(yīng)用于這些部件以防止灰塵累積。
[0056] 繼續(xù)參照?qǐng)D3, 一個(gè)排泄箱154安裝于排放設(shè)備130的下游和廢氣風(fēng)扇140上游。 出口管134朝向大致垂直的方向，從而使出口氣流135以垂直向下的方向流動(dòng)。排泄箱154 可位于出口管134正下方，從而使進(jìn)入出口氣流135中的更大量的灰塵顆粒易于收集在排 泄箱154中，而非繼續(xù)穿過(guò)廢氣風(fēng)扇入口管139至廢氣風(fēng)扇140。收集于排泄箱154中的灰 塵可作為干燥的灰塵氣流158排出，作進(jìn)一步使用或處理。
[0057] 現(xiàn)參照?qǐng)D4,半冷卻廢氣氣流125通過(guò)入口管129進(jìn)入排放設(shè)備130。類似地，再 循環(huán)氣流185通過(guò)再循環(huán)入口管189進(jìn)入排放設(shè)備130。排放設(shè)備130包括一個(gè)內(nèi)部垂直 管370,該內(nèi)部垂直管下端有一個(gè)錐形喉管371。一根行經(jīng)內(nèi)部垂直管370的長(zhǎng)度的軸310 的下端與一個(gè)圓錐形部件311附接。該軸通過(guò)一個(gè)軸向?qū)?zhǔn)導(dǎo)向件374保持在內(nèi)部垂直管 370內(nèi)。軸310的上端延伸到軸凸緣密封件350上方，并與一個(gè)直線形致動(dòng)器340附接。
[0058] -個(gè)外部垂直管372包圍著內(nèi)部垂直管370并限定了二者之間的環(huán)形空間，該環(huán) 形空間包括密封件373以防止廢氣經(jīng)過(guò)該空間向上行進(jìn)。在軸310工作故障的情況下，可從 排放設(shè)備130拆除圓錐形部件311與/或喉管371、內(nèi)部垂直管370來(lái)進(jìn)行維修。當(dāng)拆除了 內(nèi)部垂直管370,可繼續(xù)通過(guò)外部垂直管372將再循環(huán)氣流185主要地供給至混合管380。
[0059] 再循環(huán)氣流185通過(guò)通道300進(jìn)入排放設(shè)備130的內(nèi)部垂直管370。再循環(huán)氣流 185垂直向下流經(jīng)通道300和內(nèi)部垂直管370,并通過(guò)喉管371排入混合管380中?？赏ㄟ^(guò) 改變圓錐形部件311的垂直位置來(lái)調(diào)整喉管371的橫截面，例如，使用直線形致動(dòng)器340來(lái) 控制再循環(huán)氣流185在喉管371出口處的流速。當(dāng)半冷卻廢氣氣流125和再循環(huán)氣流185 產(chǎn)生相當(dāng)?shù)偷牧魉贂r(shí)，可調(diào)整性可以保證在喉管371出口處的流速在減小的情況下是足夠 的。
[0060] 被喉管371加速的再循環(huán)氣流185排放至混合管380中并與半冷卻廢氣氣流125 以大致相同的流向布置混合。熱從半冷卻廢氣氣流125傳遞至再循環(huán)氣流185 (具有較低 的溫度），產(chǎn)生中間溫度下的出口氣流135。另外，動(dòng)量從再循環(huán)氣流185轉(zhuǎn)移至半冷卻廢 氣氣流125 (具有較低的速度），因而相對(duì)于半冷卻廢氣氣流125提高了出口氣流135的靜 態(tài)壓力。在一些實(shí)施例中，響應(yīng)于已知運(yùn)行條件，可通過(guò)改變喉管371的面積、進(jìn)而改變流 速來(lái)優(yōu)化靜態(tài)壓力的升1?。
[0061] 現(xiàn)參照?qǐng)D5,100a大致描述了氣體處理系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。系統(tǒng)100a類似于圖 1中的系統(tǒng)100,系統(tǒng)l〇〇a包括一個(gè)并聯(lián)的氣體調(diào)節(jié)體系211。
[0062] 在所述實(shí)施例中，出口氣流135被分離為輔助級(jí)出口氣流136和137,從而隨后通 過(guò)兩個(gè)體系并聯(lián)實(shí)施通常的加壓、清潔和冷卻步驟。在其他實(shí)施例中，可應(yīng)用三個(gè)或更多的 氣體調(diào)節(jié)體系。
[0063] 第一輔助出口氣流136通過(guò)廢氣風(fēng)扇140被加壓，通過(guò)干燥灰塵收集器150被清 潔，并通過(guò)冷卻器160被冷卻（與以上關(guān)于系統(tǒng)100的描述大致一樣）以產(chǎn)生第一經(jīng)調(diào)節(jié)的 廢氣氣流166。類似地，在并聯(lián)的氣體調(diào)節(jié)體系211中，第二輔助出口氣流137通過(guò)廢氣風(fēng) 扇141被加壓以產(chǎn)生加壓的廢氣氣流146。加壓的廢氣氣流146通過(guò)干燥灰塵收集器151 被清潔以產(chǎn)生清潔廢氣氣流156。清潔廢氣氣流156通過(guò)冷卻器161被冷卻以產(chǎn)生第二經(jīng) 調(diào)節(jié)的廢氣氣流167。輔助干燥灰塵氣流153從干燥灰塵收集器151中排出作進(jìn)一步使用、 儲(chǔ)存或廢棄（與干燥灰塵氣流152 -起）。第一和第二經(jīng)調(diào)節(jié)的廢氣氣流166,167合流以 形成經(jīng)調(diào)節(jié)的廢氣氣流165。
[0064] 現(xiàn)參照?qǐng)D6,100b大致描述了氣體處理系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。系統(tǒng)100b類似于系 統(tǒng)100,100a，系統(tǒng)100b進(jìn)一步包括附加儀器以控制廢氣溫度和壓力。
[0065] 具體來(lái)講，壓力控制回路410可包括一個(gè)監(jiān)測(cè)處理容器101壓力的壓力測(cè)量裝置 411，以及一個(gè)連接于廢氣風(fēng)扇140的連接件412。壓力測(cè)量裝置411包括一個(gè)或多個(gè)換能 器。基于來(lái)自壓力測(cè)量裝置411的壓力讀數(shù)，可調(diào)整廢氣風(fēng)扇140的流速以維持處理容器 101中的壓力為預(yù)期設(shè)定值。在一些實(shí)施例中，可使用旁路阻尼器設(shè)備調(diào)整廢氣風(fēng)扇140的 流速，該旁路阻尼器設(shè)備可包括一個(gè)旁路管，該旁路管由廢氣風(fēng)扇140的一個(gè)出口管旁路 出來(lái)并返回廢氣風(fēng)扇140的一個(gè)入口管，允許再流通。一個(gè)可變的阻尼器位于該旁路管內(nèi) 并控制再流通氣流。
[0066] 另外，溫度控制回路420可包括一個(gè)監(jiān)測(cè)出口氣流135溫度的溫度測(cè)量裝置421， 以及一個(gè)連接于再循環(huán)風(fēng)扇180的連接件422。溫度測(cè)量裝置421可包括一個(gè)或多個(gè)換能 器?；趤?lái)自溫度測(cè)量裝置421的溫度讀數(shù)，可調(diào)整再循環(huán)風(fēng)扇180的流速以維持出口氣 流135的溫度為預(yù)期設(shè)定值。在一些實(shí)施例中，可使用如所描述的用于廢氣風(fēng)扇140的旁 路阻尼器設(shè)備調(diào)整再循環(huán)風(fēng)扇180的流速。為了降低出口氣流135的溫度，再循環(huán)風(fēng)扇180 的流速可能被升高從而使更大量的再循環(huán)氣流185與半冷卻廢氣氣流125混合。相反地， 為了升高出口氣流135的溫度，再循環(huán)風(fēng)扇180的流速可能被降低從而使更小量的再循環(huán) 氣流185與半冷卻廢氣氣流125混合。例如，溫度控制回路420可用于維持出口氣流135 的溫度在大約180°C。
[0067] 另外，差動(dòng)壓力控制回路430包括一個(gè)用于監(jiān)測(cè)再循環(huán)氣流185和出口氣流135 之間壓力差的差動(dòng)壓力測(cè)量裝置431，以及一個(gè)連接于排放設(shè)備130的連接件432。差動(dòng)壓 力測(cè)量裝置431可包括一個(gè)或多個(gè)換能器?；趤?lái)自差動(dòng)壓力測(cè)量裝置431的壓力讀數(shù)， 可調(diào)整排放設(shè)備130的喉管371面積（圖4示出），從而根據(jù)給定壓力差來(lái)優(yōu)化出口氣流 135中靜態(tài)壓力的升高。
[〇〇68] 應(yīng)當(dāng)注意的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員做出的許多變化可能在所要求保護(hù)的主題內(nèi)容的 范圍內(nèi)。上述實(shí)施例旨在作為解釋性說(shuō)明而非定義或限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種在正表壓下處理含有一氧化碳的廢氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含： 一個(gè)用于從處理容器中抽出廢氣氣流的上氣設(shè)備； 至少一個(gè)用于接收和調(diào)節(jié)該氣流的氣體調(diào)節(jié)體系； 一個(gè)用于分離該氣流以形成至少一個(gè)再循環(huán)氣流和一個(gè)出口氣流的接頭； 一個(gè)用于排出所述出口氣流的出口；以及 一個(gè)用于接收該氣流與該再循環(huán)氣流并將該氣流與該再循環(huán)氣流合流以降低該氣流 的溫度并升高該氣流的靜態(tài)壓力的排放設(shè)備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該排放設(shè)備布置在該至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系的上 游。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該排放設(shè)備包含用于接收該氣流的第一入口管、 用于接收該再循環(huán)氣流的第二入口管、以及一個(gè)用于排出該氣流的出口管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中該出口管大致垂直地定向，從而使該氣流以大致 垂直向下的方向被排出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包含一個(gè)位于該出口管下方用于接收該 氣流中夾帶的灰塵顆粒的排泄箱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一所述的系統(tǒng)，其中該排放設(shè)備包含一個(gè)喉管，該再循環(huán)氣 流通過(guò)該喉管被排出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中該喉管的橫截面積是可調(diào)整的，以控制該再循環(huán) 氣流的流速。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中通過(guò)改變?cè)摵砉軆?nèi)的一個(gè)圓錐形部件的垂直位置 來(lái)調(diào)整該橫截面積。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包含一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇，用于接 收來(lái)自該接頭的再循環(huán)氣流并給該再循環(huán)氣流加壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一所述的系統(tǒng)，其中該上氣設(shè)備被適配為冷卻氣流。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該上氣設(shè)備包含一個(gè)水冷卻管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中該上氣設(shè)備包含一個(gè)環(huán)境冷卻管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該水冷卻管和該環(huán)境冷卻管串聯(lián)連接。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一所述的系統(tǒng)，其中該上氣設(shè)備被布置為使得該上氣設(shè) 備的出口位于高于該上氣設(shè)備的入口的高度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一所述的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系包含一個(gè) 用于給氣流加壓的廢氣風(fēng)扇、一個(gè)用于清潔氣流的干燥灰塵收集器、以及一個(gè)用于冷卻氣 流的冷卻器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中該廢氣風(fēng)扇接收來(lái)自排放設(shè)備的氣流，該干燥 灰塵收集器接收來(lái)自廢氣風(fēng)扇的氣流，該冷卻器接收來(lái)自干燥灰塵收集器的氣流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該廢氣風(fēng)扇被布置為使廢氣風(fēng)扇的入口位于高 于上氣設(shè)備的入口的高度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1到17中任一所述的系統(tǒng)，包含兩個(gè)或更多個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系。
19. 一種在正表壓下處理含有一氧化碳的廢氣的方法，該方法包含： 從處理容器中抽出廢氣氣流； 使該氣流通過(guò)至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系以調(diào)節(jié)該氣流； 分離該氣流以形成一個(gè)出口氣流和一個(gè)再循環(huán)氣流； 排出出口氣流；以及 將該氣流與再循環(huán)氣流合流，以降低該氣流的溫度并升高該氣流的靜態(tài)壓力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中該氣流和該再循環(huán)氣流在至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體 系的上游合流。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中使該氣流通過(guò)至少一個(gè)氣體調(diào)節(jié)體系的步驟包 含給該氣流加壓、清潔該氣流和冷卻該氣流。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中使用廢氣風(fēng)扇給該氣流加壓，且該方法進(jìn)一步 包含監(jiān)測(cè)處理容器的壓力，以及基于該壓力改變廢氣風(fēng)扇的流速。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，該方法進(jìn)一步包含： 使用再循環(huán)風(fēng)扇給該再循環(huán)氣流加壓； 監(jiān)測(cè)與再循環(huán)氣流合流后的氣流的溫度，以及基于該壓力改變?cè)傺h(huán)風(fēng)扇的流速。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21到23中任一所述的方法，其中使用排放設(shè)備合流該氣流和該再循 環(huán)氣流，且該方法進(jìn)一步包含調(diào)整該排放設(shè)備中的再循環(huán)氣流的流速。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，該方法進(jìn)一步包含監(jiān)測(cè)再循環(huán)氣流和在排放設(shè)備中 與該再循環(huán)氣流合流后的氣流之間的壓力差，并基于該壓力差調(diào)整該再循環(huán)氣流的流速。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19到25中任一所述的方法，其中使用上氣設(shè)備抽出該氣流，且該方 法進(jìn)一步包含冷卻該上氣設(shè)備中的氣流。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，該方法進(jìn)一步包含使該氣流流經(jīng)該上氣設(shè)備的一個(gè) 水冷卻管。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，該方法進(jìn)一步包含使該氣流流經(jīng)該上氣設(shè)備的 一個(gè)環(huán)境冷卻管。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26到28中任一所述的方法，其中該氣流在上氣設(shè)備的入口和布置在 高于該入口的高度的上氣設(shè)備的出口之間向上流動(dòng)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中該氣流在上氣設(shè)備的入口和布置在高于該上氣 設(shè)備的入口的高度的氣體調(diào)節(jié)體系的入口之間向上流動(dòng)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求19到30中任一所述的方法，該方法包含使該氣流通過(guò)兩個(gè)或更多個(gè) 氣體調(diào)節(jié)體系。
32. 具有一個(gè)或多個(gè)以上描述的和/或以上公開(kāi)的和/或圖片中闡述的特征的組合的 一種設(shè)備、一種系統(tǒng)或一種方法。
【文檔編號(hào)】F23J15/02GK104114948SQ201280069643
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】M·特羅萬(wàn)特, D·R·庫(kù)爾西斯基, M·R·哈克, B·沃斯芒德 申請(qǐng)人:哈茨有限公司