[发明专利]用于咖啡烘焙器的温度控制式排气流滤水器

说明书

一种旋风冷却器‑分离器，包括：竖直定向的处理塔，该处理塔限定内部空间并具有排气入口和烟囱，该排气入口布置在上部中，该烟囱具有排气出口；排气流导管，该排气流导管通过所述排气入口与所述处理塔的所述内部空间流体连通，其中，所述排气入口被构造成在进入所述内部空间的排气流中引起旋风流体运动；冷却水源；以及多个喷嘴，所述多个喷嘴围绕所述处理塔的内壁布置，并且与所述冷却水源流体连通以将冷却水从上方喷入所述内部空间中并喷入被引入到所述内部空间中的排气流中，以便使挥发性有机化合物和有机酸冷却、冷凝并沉淀并且从排气流中夹带并去除微粒。

技术领域

本发明最一般地涉及排气处理设备，更具体地，涉及湿式洗涤器，再具体地，涉及用于咖啡烘焙器的旋风冷却器-分离器烟气和VOC冷凝/沉淀和排气过滤系统。其特征可以是与灰尘/烟气收集系统联接的油蒸汽回收系统，以从气态废物流中分离出油蒸汽和固体微粒。

背景技术

美国有超过4000台商用咖啡烘焙器，还有30,000多家特色咖啡店，其中的许多咖啡店都包括小批量烘焙器。这些小型烘焙器使用小容量焙烘机，例如，每批容量为25磅的批量烘焙器。相比之下，商业和工业连续式烘焙器的容量可能超过每小时四吨。所有焙烘过程都会导致空气污染排放物。这些排放物包括：(1)微粒物，主要由咖啡糠组成；(2)可冷凝的挥发性有机化合物(VOC)；以及(3)有机酸；以及(4)燃料燃烧副产物，例如CO和CO₂，后两种气体主要是因为烘焙器通常是燃气系统。此外，咖啡焙烘会产生有气味的化合物，例如氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SOx)和有毒化合物(例如丙烯醛、乙醛和甲醛)。虽然咖啡生产中的其它一些操作会导致排放物，但焙烘是气态污染的主要来源。焙烘设施附近的邻居经常(并且可以理解地)抱怨有烟气和气味。

咖啡焙烘所造成的空气污染排放物问题已经十分严重，以致产生了排放物标准和法规，二者都规定在国家一级的EPA法规(例如，EPA AP-42，第五版，第1卷，第9章：食品以及农业行业，第13.2节，“咖啡烘焙”)和当地法规(例如，加利福尼亚州的许多空气质量区颁布并实施了有关来自烘焙器的烟气和气味的法规)中。大多数标准和法规都要求销毁所有VOC和有害污染物中的至少95-99％。加利福尼亚州的AP-42.地区规则通常要求最大容量超过11磅(5千克)的任何咖啡焙烘器都获得许可。如果咖啡加工和焙烘的设备或工艺每天排放超过10磅的微粒物(PM10)、氮氧化物(NO_x)、挥发性有机化合物(VOC)或硫氧化物(SOx)，则申请许可必须包括最佳可用控制技术(BACT)分析。除了非常大的装置之外，咖啡烘焙器通常不会触发BACT要求；然而，一旦触发，空气质量管理控制区将实施严格的指导方针。

因此，不仅出于希望避免高额罚款的动机，而且出于希望对环境进行负责任的管理并被当地居民视为“好邻居”的动机，咖啡烘焙器和国内工业咖啡烘焙器制造商已尝试通过多种方式来满足监管方案：(1)通过忽略该问题并希望逃避监管审查；或(2)通过使用诸如灯之类的电源来制作并使用焙烘时有更清洁的排气的系统(即，减少了NO_x或CO₂但几乎没有减少烟气、气味和VOC的系统)。这个更负责任的选择可以通过多种方式来实现，包括通过使用红外热而不是热空气的烘焙器来进行。然而，这是一个相对较新的、仍然比较少见且昂贵的技术方案。更常见的是，特别是对于大型烘焙器，通过用后燃燃烧器(afterburners)燃烧排气产物来实现污染减轻。较大的焙烘设施甚至可以采用催化或再生式热氧化器，其中一些包括将排气再循环回到烘焙器中，以再次被加热至焙烘温度。即使这样，这些方法中的每一种都涉及使用热量来焚烧排气内容物，因此消耗了大量的能量。

空气污染是一个古老而棘手的问题，因此可以理解的是，减少空气污染的技术是一门成熟的技术，但其重要性丝毫没有减弱。长期以来，人们一直在使用多种类型的排气清洁器(包括湿式洗涤器和旋风湿式洗涤器)来减轻工业排气管(exhaust stacks)中的空气污染。本领域的示例性专利包括以下专利。这些专利仅是代表性的，既不一定是最显著的，也仅占可用的相关参考文献的一小部分。