[发明专利]一种不含氧可燃性废气的脱除设备

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于低浓度可燃性废气处理及余热利用相关技术领域，更具体地，涉及一种不含氧可燃性废气的脱除设备。

背景技术

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(Chemical vapor deposition,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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明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，按照本发明的一个方面，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。