專利名稱：處理氣體的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理氣體的裝置和方法，所述裝置包括將所述氣體引到起泡槽的進氣管道，以及氣體緩沖鼓室(drum)，其經(jīng)由在該鼓室的板上形成的穿孔通向所述槽，以及浸沒在位于所述槽中的氣體處理液體中的抽吸管道，還具有連接到所述槽的氣室中的出氣管道。根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟將氣體引入所述起泡槽中，并且通過布置在通向所述氣體處理槽的氣體緩沖鼓室的所述板上的穿孔使所述氣體在氣體處理液體中起泡，排出所述氣體處理液體，并且經(jīng)由從所述起泡槽的氣室導(dǎo)出的出ロ排出所述氣體。
背景技術(shù)：
在沒有適當(dāng)處理的情況下，來自加熱系統(tǒng)的燃燒單元的廢氣具有大量的殘余熱量和污染環(huán)境的污染物，導(dǎo)致不希望發(fā)生的環(huán)境污染以及加熱系統(tǒng)嚴(yán)重的熱損失。已經(jīng)提出了多個方案來減少這種損失。這樣的一個解決方案是應(yīng)用在天然氣操作的加熱系統(tǒng)中使用 的冷凝単元，在該單元中，廢氣的蒸汽成分被冷凝并且通過冷凝回收的熱量可以由熱交換器重新利用。包括引導(dǎo)并且實際上是使廢氣通過比氣體具有更低溫度的液體而起泡的技術(shù)方案也是公知的，其將氣體的大部分熱量和污染物成分留在液體中。在專利申請JP57120087中獲知了這樣ー種解決方案，其中由燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣被導(dǎo)入充滿液體的槽的較低部分，從槽的較高部分連續(xù)地泵送氣體，就是說氣體將起泡穿過液體，同時氣體的一部分熱量留在液體中。在專利公報JP4244590A中披露的進ー步的解決方案可以認(rèn)為是上述方案的改進，其中通過噴嘴將液體噴射到液體上方的氣室中，從而導(dǎo)致進ー步的熱量回收和氣體浄化效果，而專利申請GB1447711A披露了基于類似操作原理的ー種以上液體的使用。在專利公報DE 10238229A1中披露了另ー種類似的解決方案。這些方案使用多個但是至少兩個電泵來建立一方面用于使氣體起泡以及另一方面來循環(huán)熱交換液體所需的壓差。但是，在上面提到的已知的廢氣起泡處理方案的實施中存在多個問題，最重要的問題是利用廢氣中含有的熱量以及過濾由氣體攜帯的固體、液體和氣體污染物方面存在局限性，這兩方面在環(huán)境保護方面變得越來越重要。當(dāng)使高溫氣體起泡通過一定質(zhì)量的液體時，如果液體的溫度達到大約40°C的溫度，那么氣體蒸汽的液體含量會顯著增加(例如在水作為液體的情況下，氣體的蒸汽含量)。這種過度的蒸汽形成率限制了熱量接收液體的可用溫度，一方面是因為由氣體引入液體中的大部分熱能作為蒸汽排出熱交換器，另ー方面一定質(zhì)量液體的體積損失要求連續(xù)供應(yīng)。通過串聯(lián)多個起泡熱交換器単元不能解決該問題，因為盡管后續(xù)的起泡単元會分離產(chǎn)生的蒸汽，但是由于蒸汽的大量熱量，熱交換器中的液體的溫度短時間內(nèi)變得和在前面的槽中一祥高，從而也在所述槽中經(jīng)歷大量的蒸汽產(chǎn)生。我們的實驗顯示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的以上方案不能顯著提高熱量重新利用的效率，因為這些裝置在短時間內(nèi)被加熱到所述臨界溫度之上，煙氣的大部分熱量作為蒸汽離開。此外，它們的生產(chǎn)和操作成本較高，首要原因是使用了輔助裝置(例如電泵)。在過濾技術(shù)領(lǐng)域，存在許多以過濾廢氣中的氣體、固體和液體形式的污染物而被熟知的裝置，這些裝置一般使用固體過濾器，但是這些過濾器的效率由于其與污染物的快速浸潰而持續(xù)降低，并且清潔過濾器成本高，程序復(fù)雜。在許多情況下，過濾器只有完全更換才能導(dǎo)致合適清潔效果的恢復(fù)。過濾領(lǐng)域中的其它主要解決方案是靜電過濾。具有甚至極大效カ的已知的靜電過濾器不能過濾所有的物質(zhì)并且建造和使用成本非常昂貴。上文描述的起泡エ藝也具有高價值的過濾可能性。但是，上文的現(xiàn)有技術(shù)的方法/裝置僅能夠過濾源于燃燒氣體的煙氣。在含有固體材料的任何煙氣的情況下，應(yīng)用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方案(如起泡)的這些裝置短時間內(nèi)會阻塞，因此變得沒有用處，這些方案不能或幾乎不能過濾包含在煙氣中的固體。 吸收氣體的裝置(吸收器)的操作也具有缺點。在許多情況下，這些裝置通過具有大功率需求的渦輪機或壓縮機來應(yīng)用起泡エ藝，所述起泡エ藝使要被豎直地吸入到吸收劑液體中的氣體起泡，因此這些エ藝是昂貴的并且由于豎直起泡所以效率很低。考慮其它不同的過濾技術(shù)，例如霧化滌氣器、封裝吸收器、卷曲和旋轉(zhuǎn)滌氣器、板式塔、文氏管滌氣器，可以說應(yīng)用/安置這些裝置是非常昂貴的和/或是受限的，這是因為過濾器的阻塞、由低效率和/或清潔而導(dǎo)致的大尺寸和/或這些エ藝的功率需求。(來源http://丄evegotisztasagvedelem. dunatec. com/hun)因此，本發(fā)明的目的是克服上文提到的方案的缺點，提供這樣的方法和裝置，即，所述方法和裝置適于以低成本和高效率通過蒸汽/氣體/煙氣與熱交換液體之間的熱交換來重新利用蒸汽/氣體和煙氣的可用熱量，同時去除來自于燃燒設(shè)備的煙氣的會污染環(huán)境的固體、液體和氣體，所述方法和裝置同時還避免了在起泡期間炭黑、焦油和其它污染物在所述裝置的壁上的沉積。本發(fā)明的又ー個目的是增強氣體在液體中的吸收效率。此外，本發(fā)明的目的是通過具有低功率需求和低噪音水平的簡單可靠的解決方案來提供起泡所需的抽吸作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提供一種用于處理氣體的裝置和方法達到的，所述裝置包括將氣體引到起泡槽的進氣管道，以及氣體緩沖鼓室，該鼓室經(jīng)由在該鼓室的板上形成的穿孔通向所述槽，以及浸沒在位于所述槽中的氣體處理液體中的抽吸管道，并且還具有連接到所述槽的氣室中的出氣管道。形成在所述鼓室的板上的所述穿孔成形為噴嘴，所述噴嘴具有相對于所述板傾斜ー銳角的吹氣方向，該裝置還包括用于排放液體的閥，所述進氣管道連接到氣體緩沖鼓室，該裝置包括由一板分成兩個腔室的渦輪外殼，第一腔室容納由液體渦輪驅(qū)動的空氣渦輪，該液體渦輪容納在第二腔室中并由液體射流噴嘴操作，所述第一腔室通過所述出氣管道連接到所述槽，所述抽吸管道經(jīng)由泵連接到所述液體射流噴嘴，所述第二腔室連接到所述槽。有利地，沿著在所述鼓室的所述板上繪出的至少ー個圓的外周布置多個噴嘴，所述噴嘴具有相對于所述板傾斜ー銳角的吹氣方向。
每個噴嘴的吹氣方向向量基本在隨后的噴嘴的方向上延伸，并且在與所述圓的局部切線交叉且垂直于所述鼓室的所述板的平面內(nèi)，或者所述方向向量在隨后的噴嘴與位于相鄰圓上的噴嘴之間的方向上延伸。所述噴嘴在所述板上沿著同心圓布置并且彼此間隔開相等的距離。所述空氣渦輪和所述液體操作渦輪通過支承軸連接。所述空氣渦輪和所述液體渦輪通過滑動支承軸連接，其滑動支承是通過在所述液體渦輪與一殼體之間流動的高壓的氣體處理液體形成的。所述板和所述鼓室是由隔熱材料制成的，和/或通過優(yōu)選地包括浙青和/或硅樹脂的隔熱涂層提供。所述裝置設(shè)有熱量使用単元。所述出氣管道被引導(dǎo)通過由來自外部源的冷卻劑供應(yīng)的至少ー個冷卻塊，所述冷卻塊流體連接到冷卻劑緩沖容器，所述緩沖容器通過控制閥連接到所述槽。所述第二腔室包括所述槽的內(nèi)部氣室，所述板是所述槽的壁，以及所述氣體處理液體包括水。為了達到本發(fā)明的目的，提供了一種處理氣體的方法，包括以下步驟將所述氣體引到起泡槽，通過形成在氣體緩沖鼓室的板上的穿孔使所述氣體到氣體處理液體中起泡，排出所述氣體處理液體，以及通過連接到所述槽的氣室中的出氣管道抽吸所述氣體，使所述氣體在所述處理液體中起泡，然后通過形成在所述鼓室的所述板上的具有相對于所述板 傾斜ー銳角的吹氣方向的噴嘴進入所述槽的氣室，通過容納在渦輪外殼的第一腔室中的由液體渦輪驅(qū)動的空氣渦輪從所述槽的氣室抽吸所述氣體，所述液體渦輪容納在通過ー板分成兩個腔室的所述渦輪外殼的第二腔室中，同時通過所述液體渦輪操作所述空氣渦輪，以便將從所述槽排出的所述氣體處理液體泵送到驅(qū)動所述液體渦輪的射流噴嘴上，然后引導(dǎo)所述氣體處理液體回到所述槽。根據(jù)本發(fā)明的所述方法包括以下步驟使所述氣體在所述處理液體中起泡，然后通過多個噴嘴進入所述槽的氣室，所述多個噴嘴具有相對于所述板傾斜ー銳角的吹氣方向，并且沿著在所述鼓室的所述板上繪出的至少ー個圓的外周布置。每個噴嘴的吹氣方向向量優(yōu)選地基本在隨后的噴嘴的方向上延伸，并且在與所述圓的局部切線交叉且垂直于所述鼓室的所述板的平面內(nèi)，或者所述吹氣方向向量在所述隨后的噴嘴與位于相鄰圓上的噴嘴之間的方向上延伸，并且在所述板上沿著同心圓彼此間隔開相等的距離來布置所述噴嘴。根據(jù)該方法，使用由隔熱材料制成的和/或由優(yōu)選地包括浙青和/或硅樹脂的隔熱涂層提供的板和鼓室。優(yōu)選地，所述出氣管道被引導(dǎo)通過由來自外部源的冷卻劑供應(yīng)的至少ー個冷卻塊，將所述冷卻塊流體連接到通過控制閥通向所述槽的冷卻劑緩沖容器，以及使所述氣體處理液體循環(huán)通過熱量使用単元或熱交換器。


現(xiàn)將參照附圖通過優(yōu)選實施方式來詳細(xì)描述本發(fā)明。在這些圖中圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施方式，
圖2是根據(jù)本發(fā)明的所述裝置的起泡板的頂視圖，其中噴嘴沿著六個同心圓布置，圖3是沿著圖2的線A-A的噴嘴的截面視圖，圖4是沿著圖3的線B-B的噴嘴的截面視圖，圖5是由用在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的液體渦輪和射流噴嘴驅(qū)動的空氣渦輪的側(cè)視圖，圖6是圖5中不出的由液體潤輪和射流噴嘴驅(qū)動的空氣潤輪的頂視圖，圖7是圖3和4中示出的起泡噴嘴的透視圖，圖8是根據(jù)本發(fā)明的裝置的另ー種優(yōu)選實施方式，其中第二腔室包括所述槽的內(nèi)部氣室，熱量使用単元包括熱交換器，并且所述裝置由冷凝熱交換器提供，圖9是根據(jù)本發(fā)明的裝置的另ー種優(yōu)選實施方式，其中熱量使用単元包括散熱器，渦輪外殼的第二腔室包括起泡槽，圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另ー種優(yōu)選實施方式，其中在渦輪外殼中，兩個分隔板在它們之間限定了第一腔室，在這些板的上方和下方限定了第二腔室，圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另ー種優(yōu)選實施方式，其適于在不重新利用氣體的熱量的情況下，從氣體中去除氣態(tài)/固態(tài)/液態(tài)污染物，以及圖12是根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施方式，其適于空氣加熱。
具體實施例方式在圖I中，示出了根據(jù)本發(fā)明的用于處理氣體的裝置的ー個優(yōu)選實施方式。裝置38適于去除氣體中的氣體、固體和液體形式的污染物，有效和可靠地重新利用氣體(在此實施方式中例如為煙氣)的熱量，并且利用從伴隨著氣體的產(chǎn)生和/或吸收而進行的放熱過程中獲得的熱量?？梢栽趫DI中看出，在此實施方式中，氣體處理裝置通過包含熱量使用単元
34(例如散熱器)的熱量使用環(huán)路來提供。但是，根據(jù)本發(fā)明的裝置甚至被用于增加所有類型的熱系統(tǒng)和/或通過液體過濾的和/或吸收設(shè)備的操作效率，其處理氣體、廢氣和/或液流或者這些物質(zhì)被產(chǎn)生(圖11)。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括將所述氣體38引到起泡槽21的進氣管道2，還包括出口管道25。(在此實施方式中從下方)通向所述槽21的氣體緩沖鼓室3具有優(yōu)選地構(gòu)成所述槽21的底部的板3a，但是全部鼓室3可以位于所述槽21的內(nèi)部，如可以在圖8和9中看出的。在所述鼓室3的所述板3a上，穿孔成形為至少ー個但是優(yōu)選地是多個噴嘴4，這些噴嘴4具有相對于所述板3a傾斜ー個銳角α的吹氣方向J。每個噴嘴4的吹氣方向J向量基本在隨后的噴嘴4的方向上延伸，并且在與所述圓的局部切線交叉且垂直于所述鼓室3的所述板3a的平面上。優(yōu)選的是，所述向量在隨后的噴嘴4與位于鄰近的圓上的噴嘴4之間的方向上延伸。通過這種布置，從噴嘴4流出并分裂成氣泡的廢氣38在位于槽21中的氣體處理液體7中形成渦流，所述氣體處理液體的液面在所述板3a上方。向上到達處于渦流中的液體7的表面的氣體38的氣泡的卷曲路徑比直線長，因此增加了熱交換和/或過濾/吸收的時間周期。與形成豎直上升的氣泡線的氣體界面(gas sphere)相比，以這種方式分散的氣泡通過更大的表面與氣體處理液體7接觸。浸沒在氣體處理液體7中的抽氣管道5位于所述槽21中，如圖I中所示。與噴嘴4的吹氣方向J相比優(yōu)選地具有相反方向的孔6形成在抽氣管道5上，因此還增強了通過這些孔6排到抽氣管道5中的液體7的回旋。抽氣管道5連接到排出氣體處理液體的循環(huán)泵29，可以在熱量使用單元34中使用液體7的熱量，然后將所述液體供應(yīng)到容納在渦輪外殼22的第二腔室22b中的液體射流噴嘴26中，所述渦輪外殼22由板27分成第一腔室22a和第二腔室22b。渦輪外殼22的第一腔室容納空氣渦輪43，所述空氣渦輪43由容納在第二腔室22b中的液體渦輪23驅(qū)動，所述液體渦輪23由也容納在第二腔室22b中的所述液體射流噴嘴26操作。所述空氣渦輪43和所述液體渦輪23例如通過被支承(journaled)在所述板27中的支承軸T彼此連接，或者渦輪外殼22由包括兩個板27的殼體44分成兩個腔室22a、22b，以便在這些板27之間形成腔室22a，并且在包括這些板27的殼體的上方和下方形成腔室22b (圖10)。在一個優(yōu)選的實施方式中，當(dāng)氣室3b包括腔室22b并且所述槽21本身包括渦輪外殼22時，渦輪外殼22可以完全布置在所述槽21的氣室3b中。在腔室22b中，液體渦輪23布置在軸T的兩端，空氣渦輪43布置在腔室22a中，它們由穿過所述板27的軸T彼此連接。在圖10中示出的此實施方式中，穿過界限板27的軸T沒有在板27中被支承，而是液體渦輪23被接納在殼體27a中。在殼體27a上形成分別用于射流噴嘴26、26a和軸T的開ロ。射流噴嘴26a放置在液體渦輪的與軸T相対的ー側(cè)并且與軸T 對準(zhǔn)。在操作期間，從射流噴嘴26、26a流出的液體7在所述殼體27a與液體渦輪23之間的間隙27b中形成高壓液體7薄膜，其作為滑動支承將液體渦輪23支承在軸T上，同時從射流噴嘴26流出的氣體處理液體7驅(qū)動液體渦輪23。液體7通過例如軸T旁邊的開ロ 45離開所述殼體27a。通過泵29循環(huán)并從射流噴嘴26出來的氣體處理液體7驅(qū)動液體渦輪23，液體渦輪23通過軸T驅(qū)動空氣渦輪43?？諝鉁u輪43通過連接到槽21的管道8形成抽吸作用，該抽吸作用對于沿著管道8傳送氣體38以及抽吸氣體38通過液體7是必要的，因為第一腔室22a連接到經(jīng)由開ロ 40離開槽21的管道8。如在圖中可以很好地觀察到的，可以省去用于傳送和抽吸氣體38的昂貴并且噪音大的電動馬達，因為該目的可以通過泵29和空氣渦輪43容易地達到。管道8中的氣體38的濕氣被部分冷凝，并且優(yōu)選地經(jīng)由管道20和存水坑(trap)19回到槽21。氣體處理液體7從腔室22b經(jīng)由管道24進入槽21。在其最低點處，管道8由虹吸管30的排放管31提供，如果通過操作性抽吸作用在氣體緩沖鼓室3與槽21之間形成的壓差得到釋放，則可以通過該排放管31移除由冷卻塊11中溢出的液體移動的受污染的水以及聚集的冷凝物。在利用廢氣的情況下，受污染液體中的廢氣不會不可控地污染環(huán)境，而是可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的合適的エ藝對它們進行處理。圖2是從頂部限定根據(jù)本發(fā)明的裝置的氣體緩沖鼓室的起泡板3a的頂視圖，其上布置有噴嘴4。氣體38以足夠高的速度在由箭頭N繪出的方向上通過具有噴嘴4的板3a流入布置在鼓室3周圍以及板3a上方的氣體處理液體7中，從而通過氣泡在液體7中產(chǎn)生卷繞運動。在大約20m3/h的煙氣流并且總橫截面積為2000-3000mm2的噴嘴4 (即具有
I.87-2. 8m/s的流動速度(見實例))的情況下，流動條件是足夠的。對于小于I. 87m/s的流動速度，渦流太慢，即效率降低，但是在2. 8m/s以上的流動速度的情況下，氣泡聚集并且因此形成的巨大氣泡會沖撞氣體處理液體7。在穿孔板3a上方實現(xiàn)流動期間，在噴嘴4后面將形成另外的真空，從而降低了對于建立起泡過程必要的壓差的生產(chǎn)成本，此外，作用到氣泡上的剪切效果減小了其尺寸，從而增加了在起泡期間發(fā)生的物理/化學(xué)過程的效率。在圖2示出的優(yōu)選實施方式中，噴嘴4沿著在鼓室3的板3a上畫出的同心圓布置。箭頭N繪出了渦流運動的方向。根據(jù)氣體緩沖鼓室3的實際形狀，板3a可以形成為除了圓以外的形式，如正方形、長方形或多邊形，噴嘴4可以沿著除了圓之外的曲線布置或者任意布置。圖3是沿著圖2的線A-A的噴嘴的截面視圖。噴嘴4優(yōu)選地以這樣的方式成形，即，在其上壁4a與下壁4b之間形成管道，該管道相對于板3a的表面傾斜ー個銳角α，因此，噴嘴4的吹氣方向J相對于板3a也傾斜該鋭角α。圖4是沿著圖3的線B-B的噴嘴的截面視圖。噴嘴4具有圓滑的(round)形狀,例如圓形，如也可以在圖7中看出的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，此形狀使得更少的氣泡生成并且氣泡更快速破裂，這樣增加了氣體38與液體7之間的熱交換/過濾/吸收表面，并且防止了噴嘴4阻塞。在現(xiàn)有裝置中對燃燒非氣態(tài)燃燒物產(chǎn)生的煙氣38氣泡的情況下，由于在具有數(shù)百。C的煙氣與放置在起泡板3a的另ー側(cè)上并且具有低得多的溫度的熱交換液體7之間存 在巨大的溫度差，所以在所述板3a的兩(熱和冷)側(cè)上均發(fā)生炭黑、焦油和其它污染物的過度沉積。由于這些沉積，用于起泡的開ロ被堵塞，熱交換停止。因此，根據(jù)本發(fā)明，必要的話氣體緩沖鼓室3和上部板3a的表面應(yīng)由隔熱涂層提供，該涂層有利地包含基于浙青的染料或者優(yōu)選地硅橡膠涂層。焦油和炭黑從這些類型的涂層上合適地剝落或者甚至不會沉積。因此，槽21中的熱交換唯一發(fā)生在氣體38的氣泡與液體7之間。煙氣38 (蒸汽/氣體)通過連接到起泡槽21的氣室3b的出ロ管道8出來。在圖5和6中可以看出，通過泵29a循環(huán)并進入射流噴嘴26的氣體處理液體7驅(qū)動液體渦輪23，液體渦輪23繼而通過軸T致動空氣渦輪43。因此，空氣渦輪43產(chǎn)生在管道8中引導(dǎo)氣體/蒸汽/煙氣38以及抽吸該氣體38通過氣體處理液體7所需的抽吸作用，因為第一腔室22a連接到從槽21出來的管道8中。如可以在圖中很好地看出的，不再需要有噪音的并且昂貴的電動馬達來傳送和抽吸氣體38，因為該目的可以通過上文披露的泵29a和空氣渦輪43解決。從渦輪外殼22出來的氣體處理液體7經(jīng)由第二腔室24a的管道24排回到所述槽21。如果有必要可以移除和稀釋一部分受污染的液體7。如上所述，根據(jù)本發(fā)明提供了起泡噴嘴4并且在圖7中示出，起泡的氣體38通過該起泡噴嘴使氣體處理液體7形成渦流，從而導(dǎo)致在延長的時間周期內(nèi)發(fā)生的直接接觸期間的有效的熱交換/過濾/吸收，此外，起泡板3a和鼓室3的表面由具有増加的隔熱和抗沉淀性能的涂層提供或者由具有這些性能的材料制成，從而在起泡和阻止形成沉淀的情況下増加了效率。在圖8中示出的適于利用熱煙氣38的熱量的優(yōu)選實施方式中，經(jīng)由管道8從槽21出來的煙氣和蒸汽的混合物不直接進入渦輪外殼22，而是首先進入冷卻塊11，冷卻塊11優(yōu)選地是在渦輪外殼22的上部并且布置在槽21與渦輪外殼22之間并且沿著管道8布置，在冷卻塊中，殘留在混合物中的大部分熱量將傳遞到冷卻劑10中，該冷卻劑優(yōu)選地是水，其在冷卻塊11中循環(huán)。包含在煙氣38中的大部分蒸汽將被冷凝并經(jīng)由虹吸管19和管道20返回到槽21，同時在冷卻塊11的次級回路中循環(huán)的冷卻劑10 (例如水)的溫度增加到蒸汽的溫度。具有増加的溫度的冷卻劑10經(jīng)由溢流管13排入緩沖器14中，同時其體積優(yōu)選地通過水供應(yīng)連接機構(gòu)18用水補充。緩沖槽14經(jīng)由閥16連接到起泡槽21，該閥16將具有高溫的冷卻劑10以受控方式排到所述槽21中。相應(yīng)地，通過控制閥17進入冷卻塊11的次級回路的水量足以補充氣體處理液體7的損失。以這樣的方式可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的控制設(shè)備(在圖中未示出)控制/保持槽21中的液體7的液面，條件是該控制設(shè)備根據(jù)氣體處理液體7的液面的變化控制在閥17處進入的水的體積。此外，緩沖槽14的另ー個作用是，在周期性操作的燃燒設(shè)備42以及根據(jù)本發(fā)明的裝置的操作性暫停到其重新啟動的時間周期內(nèi)，存放通過煙氣/蒸汽混合物在冷卻塊11中加熱的冷卻劑10。在圖12示出的優(yōu)選實施方式中，在燃燒空氣進入燃燒設(shè)備42的燃燒室36之前，冷卻塊的次級回路由燃燒設(shè)備42的燃燒空氣而不是冷卻劑10供應(yīng)。在該實施方式中，冷卻塊是氣體-氣體熱交換器46，進入的空氣由標(biāo)號46a表示，出來的空氣由46b表示。具有這種形式的裝置適于作為直接加熱要被加熱 的室的空氣的熱空氣加熱器操作或者預(yù)加熱燃燒空氣。在該實施方式中，水供應(yīng)連接機構(gòu)18和控制閥17布置在槽21的底部。在第一次啟動該裝置之前，緩沖槽14是空的。通過同時打開閥16和17，冷卻劑10進入起泡槽21，從冷卻塊11溢出的冷卻劑10流過緩沖槽14，或者通過打開閥17可以填充緩沖槽，然后將閥17關(guān)閉，通過打開閥16，冷卻劑10進入所述槽21。然后可以通過閥17使冷的冷卻劑10流入冷卻塊11中，冷卻劑溢入緩沖槽14中，再次啟動所述裝置所需的預(yù)加熱的溫的冷卻劑10被存放在緩沖器14中。在冷卻塊11中幾乎完美冷凝的煙氣/蒸汽混合物的液體成分經(jīng)由虹吸管19和管道20返回到起泡槽21。因此，在所述裝置中起泡/循環(huán)例如3-4升的氣體處理液體7的情況下，液體7的量每小時増加I升，其在與新鮮水混合之后稀釋了可能排到下水道的受污染的液體7。受污染的氣體處理液體7的排放可以經(jīng)由連接到虹吸管30的排放管道31進行。在根據(jù)本發(fā)明的氣體處理裝置停止吋，空氣渦輪43也停止，在槽21中建立的真空消失，從而液體7經(jīng)由噴嘴4和氣體緩沖鼓室排回到煙氣抽吸管道2，并且經(jīng)由布置在管道2的最低點處的虹吸管30的排放管道31進ー步排放到下水道網(wǎng)絡(luò)。因此，如果需要的話，存儲在冷卻塊11的次級回路中的加熱的冷卻劑10可以在裝置隨后啟動時回到槽21中。這樣，可以解決保持氣體處理液體7的污染物水平所必需的新鮮液體的幾乎沒有熱量損失的供應(yīng)。盡管在圖中僅示出了ー個冷卻塊11，但是在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中可以沿著煙氣出ロ管道8相繼應(yīng)用多個塊11。在圖8中還示出，在本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施方式中，渦輪外殼22與起泡槽21成一體，即，槽21的內(nèi)部氣室包括渦輪外殼的第二腔室22b，即，第二腔室22b與槽21相同，板27是槽21的壁21a。該解決方案具有的優(yōu)點是，根據(jù)本發(fā)明的裝置更緊湊并且具有進ー步減小的噪首水平和熱量損失。圖8中示出的裝置的實施方式與圖I中的實施方式的區(qū)別在于，熱量使用單元34是中間熱交換器32。在圖中示出了燃燒設(shè)備42由包括另外的熱量使用単元的熱量使用回路提供，所述另外的熱量使用単元例如為散熱器，如鍋爐操作的傳統(tǒng)加熱系統(tǒng)。因此，通過泵29a在所述散熱器中循環(huán)的介質(zhì)在預(yù)熱狀態(tài)下進入燃燒設(shè)備。在通過根據(jù)本發(fā)明的裝置實現(xiàn)的方法期間，將來自燃燒設(shè)備42的大量的煙氣38經(jīng)由在槽21的底部形成的煙氣入口和抽氣管道2被引導(dǎo)到起泡槽21，直接到達布置在槽21的下部的氣體緩沖鼓室3。氣體緩沖鼓室3優(yōu)選地浸沒在放置在槽21中的氣體處理液體7中，氣體38進入氣體處理液體7中，然后通過在鼓室3的板3a上形成的具有相對于所述板3a傾斜銳角α的吹氣方向J的噴嘴4進入槽21的氣室3b，然后氣體38向上在氣體處理液體7的表面的方向上分裂成氣泡流，從而將其大部分熱量傳遞給氣體處理液體7。由于所述的傾斜的吹氣方向J，形成在板3a上的噴嘴4在氣體處理液體7中產(chǎn)生渦流。渦流延長了上升的氣泡在液體7中的駐留時間，從而氣泡的大部分熱量/固體/液體/氣體污染物成分傳遞到氣體處理液體7中，然后從液體7的表面出來，通過抽氣管道8抽出冷卻的煙氣和蒸汽混合物。對于根據(jù)本發(fā)明的方法，氣體38必須借助于足夠的壓カ差通過根據(jù)本發(fā)明的裝置，以便減少其熱量和污染物含量。該壓カ差是通過上文披露的空氣渦輪43建立的。在將煙氣/蒸汽混合物的大量殘余熱量排出之后，混合物從冷卻塊11的主要回路出來，通過布置在渦輪外殼22中的空氣渦輪43的抽吸作用經(jīng)由管道12進入渦輪外殼22，然后經(jīng)由出口管道25通過煙囪I排放。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置優(yōu)選地使用圖5和6中示出的由自由射流液體渦 輪23操作的空氣渦輪43，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量的顯著下降并且省略了冷卻的需要。為了操作該自由射流液體渦輪23，可以應(yīng)用以每分鐘比電驅(qū)動部件顯著更少的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動的泵29a，其功率消耗和操作噪音水平比適于驅(qū)動空氣渦輪的以高轉(zhuǎn)速操作的電動馬達低的多。該解決方案還可以應(yīng)用于通過產(chǎn)生高壓カ的設(shè)備來循環(huán)液體的裝置。在圖9中示出了本發(fā)明的又一個優(yōu)選的實施方式，其通過結(jié)合圖I和圖8的實施方式實現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的最緊湊的裝置。在圖12示出的優(yōu)選實施方式中，在燃燒空氣進入燃燒設(shè)備42的燃燒室36之前，冷卻塊的次級回路由燃燒設(shè)備42的燃燒空氣而不是冷卻劑10供應(yīng)。在該實施方式中，冷卻塊是氣體-氣體熱交換器46，進入的空氣由標(biāo)號46a表示，出來的空氣由46b表示。具有這種形式的裝置適于作為直接加熱要被加熱的室的空氣的熱空氣加熱器操作或者預(yù)加熱燃燒空氣。在該實施方式中，水供應(yīng)連接機構(gòu)18和控制閥17布置在槽21的底部。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的ー個優(yōu)選實施方式(圖中未不出)中，氣體-氣體熱交換器在渦輪外殼22與冷卻塊11之間插入。進入燃燒設(shè)備42的燃燒空氣可以通過進ー步冷卻氣體38并冷凝其殘余蒸汽成分的該熱交換器，并且進入燃燒設(shè)備42的燃燒空氣可以被進一歩加熱。自然地，來自該熱交換器的冷凝物還可以排回到槽21中，但是其排放是必須的、不可避免的?？梢栽诶鋮s塊11之前和之間建立類似的氣體-氣體熱交換器，其關(guān)于進入燃燒設(shè)備42的燃燒空氣串聯(lián)連接，從而使得冷卻空氣從更冷的単元到更熱的単元循環(huán)，然后進入燃燒設(shè)備42。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以實現(xiàn)幾乎完美的熱量重新利用，并且清潔了煙氣/蒸汽/氣體中的對環(huán)境有害的材料，將氣體高效吸收到液體中，并且有效減少了氣體中的液體成分。執(zhí)行30分鐘的測試，以20m3/h的體積流量將煙氣導(dǎo)入起泡槽21中，該煙氣然后在氣體處理液體7的溫度(即大約75°C)下進入冷卻塊11，然后以22-25°C的溫度流入渦輪外殼22中，然后排放。總的噴嘴4橫截面積是2000-3000mm2，即，可接受流速為I. 87-2. 8m/s的流動形式。
因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點是克服了上文提到的方案的缺點，提供了適于以低成本和高效率通過蒸汽/氣體/煙氣與熱交換液體之間的熱交換來重新利用蒸汽/氣體和煙氣的可用熱量的方法和裝置，同時從燃燒設(shè)備的煙氣中移除了污染環(huán)境的固體、液體和氣體，同時在起泡期間避免炭黑、焦油和其它污染物在裝置的壁上沉積，并且增強氣體在液體中的吸收效率，并通過具有低功率需求和低噪音水平的簡單可靠的解決方案提供了起泡所必 需的抽吸作用，減小了因故障和維修導(dǎo)致的成本，提供了低成本的有效的過濾/吸收エ藝。
權(quán)利要求
1.一種用于處理氣體的裝置，該裝置包括將所述氣體(38)引到起泡槽(21)的進氣管道，以及氣體緩沖鼓室(3)，該鼓室(3)經(jīng)由在該鼓室(3)的板(3a)上形成的穿孔通向所述槽(21)，以及浸沒在位于所述槽(21)中的氣體處理液體(7)中的抽吸管道(5)，并且還具有連接到所述槽(21)的氣室(3b)中的出氣管道(8)，其特征在于，形成在所述鼓室(3)的板(3a)上的所述穿孔成形為噴嘴(4)，所述噴嘴(4)具有相對于所述板(3a)傾斜一銳角(a )的吹氣方向(J)，該裝置還包括用于排放液體(7)的閥(31)，所述進氣管道(2)連接到氣體緩沖鼓室(3 )，該裝置包括由一板(27 )分成兩個腔室(22a，22b )的渦輪外殼(22 )，第一腔室(22a)容納由液體渦輪(23)驅(qū)動的空氣渦輪(43)，該液體渦輪(23)容納在第二腔室(22b)中并由液體射流噴嘴(26)操作，所述第一腔室(22a)通過所述出氣管道(8)連接到所述槽(21)，所述抽吸管道(5)經(jīng)由泵(29a)連接到所述液體射流噴嘴(26)，所述第二腔室(22b)連接到所述槽(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，沿著在所述鼓室(3)的所述板(3a)上繪出的至少一個圓的外周布置有多個噴嘴(4),所述噴嘴(4)具有相對于所述板(3a)傾斜一銳角(a )的吹氣方向(J)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，每個噴嘴(4)的吹氣方向(J)的向量基本在隨后的噴嘴(4)的方向上延伸，并且在與所述圓的局部切線交叉且垂直于所述鼓室(3)的所述板(3a)的平面內(nèi)，或者在隨后的噴嘴(4)與位于相鄰圓上的噴嘴(4)之間的方向上延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴(4)在所述板(3a)上沿著同心圓布置并且彼此間隔開相等的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述空氣渦輪(43)和所述液體渦輪(23)通過支承軸(T)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述空氣渦輪(43)和所述液體渦輪(23)通過滑動支承軸(T)連接，所述滑動支承軸(T)的滑動支承是通過在所述液體渦輪(23)與一殼體(27a)之間流動的高壓的氣體處理液體(7)形成的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述板(3a)和所述鼓室(3)是由隔熱材料制成的，和/或通過優(yōu)選地包括浙青和/或硅樹脂的隔熱涂層提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，設(shè)有熱量使用單元(34)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述出氣管道(8)被引導(dǎo)通過由來自外部源的冷卻劑(10)供應(yīng)的至少一個冷卻塊(11)，所述冷卻塊(11)流體連接到冷卻劑(10)的緩沖容器(14)，所述緩沖容器(14)通過控制閥(16)通向所述槽(21)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述槽(21)的內(nèi)部氣室包括所述第二腔室(22b)，所述板(27)是所述槽(21)的壁(21a)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述氣體處理液體(7)包括水。
12.—種用于處理氣體(38)的方法，包括以下步驟將所述氣體(38)引到起泡槽(21)，通過形成在氣體緩沖鼓室(3)的板(3a)上的穿孔使所述氣體(38)在氣體處理液體(7)中起泡，排出所述氣體處理液體(7)，以及通過連接到所述槽(21)的氣室(3b)中的出氣管道(8)抽吸所述氣體(38)，其特征在于，使所述氣體(38)在所述處理液體(7)中起泡，然后通過形成在所述鼓室(3)的所述板(3a)上的具有相對于所述板(3a)傾斜一銳角(a )的吹氣方向(J)的噴嘴(4)進入所述槽(21)的氣室(3b)，并且通過容納在渦輪外殼(22)的第一腔室(22a)中的由液體渦輪(23)驅(qū)動的空氣渦輪(43)從所述槽(21)的氣室(3b)抽吸所述氣體(38)，所述液體渦輪(23)容納在通過一板(27)分成兩個腔室(22a，22b)的所述渦輪外殼(22 )的第二腔室(22b )中，同時通過所述液體渦輪(23 )操作所述空氣渦輪(43 )，以便將從所述槽(21)排出的所述氣體處理液體(7)泵送到驅(qū)動所述液體渦輪(23)的射流噴嘴(26)上，然后引導(dǎo)所述氣體處理液體(7)回到所述槽(21)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，使所述氣體(38)在所述處理液體(7)中起泡，然后通過多個噴嘴(4)進入所述槽(21)的氣室(3b)，所述多個噴嘴(4)具有相對于所述板(3a)傾斜一銳角(a )的吹氣方向(J)，并且沿著在所述鼓室(3)的所述板(3a)上繪出的至少一個圓的外周布置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將每個噴嘴(4)的吹氣方向(J)的向量布置成基本在隨后的噴嘴(4)的方向上延伸，并且在與所述圓的局部切線交叉且垂直于所述鼓室(3)的所述板(3a)的平面內(nèi)，或者所述吹氣方向(J)的向量在隨后的噴嘴(4)與位于相鄰圓上的噴嘴(4)之間的方向上延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在所述板(3a)上沿著同心圓并彼此間隔開相等的距離來布置所述噴嘴(4)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項所述的方法，其特征在于，使用由隔熱材料制成的和/或由優(yōu)選地包括浙青和/或硅樹脂的隔熱涂層提供的板(3a)和鼓室(3)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，引導(dǎo)所述出氣管道(8)通過由來自外部源的冷卻劑(10)供應(yīng)的至少一個冷卻塊(11)，并將所述冷卻塊(11)流體連接到冷卻劑(10)的緩沖容器(14)，所述緩沖容器(14)通過控制閥(16)通向所述槽(21)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-16中任一項所述的方法，其特征在于，使所述氣體處理液體(7)循環(huán)通過熱量使用單元(34)或熱交換器(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理氣體的裝置和方法，該裝置包括將所述氣體引到起泡槽(21)的進氣管道(2)，以及氣體緩沖鼓室(3)，其經(jīng)由在該鼓室(3)的板(3a)上形成的穿孔通向所述槽(21)，以及浸沒在位于所述槽(21)中的氣體處理液體(7)中的抽吸管道(5)，并且還具有連接到所述槽(21)的氣室(3b)中的出氣管道(8)。形成在所述鼓室(3)的板(3a)上的所述穿孔成形為噴嘴(4)，該噴嘴具有相對于所述板(3a)傾斜一銳角的吹氣方向(J)。該裝置還包括用于排放液體(7)的閥(31)和由一板(27)分成兩個腔室(22a，22b)的渦輪外殼(22)，第一腔室(22a)容納由液體渦輪(23)驅(qū)動的空氣渦輪(43)，該液體渦輪(23)容納在第二腔室(22b)中并由液體射流噴嘴(26)操作。所述第一腔室(22a)通過所述出氣管道(8)連接到所述槽(21)，所述抽吸管道(5)經(jīng)由泵(29a)連接到所述液體射流噴嘴(26)，所述第二腔室(22b)連接到所述槽(21)。
文檔編號F28B3/06GK102686967SQ201080060060
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者皮特·森提萬尼 申請人:皮特·森提萬尼