專利名稱:用于產(chǎn)生二氧化碳和熱能的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及用于產(chǎn)生非常純的含二氧化碳?xì)怏w和熱能的設(shè)備。
背景技術(shù)：
二氧化碳可以被用于多種目的。二氧化碳可以直接應(yīng)用于各種用途，而另一方面，其適于作為許多工藝的原材料。但是，二氧化碳是有問(wèn)題的產(chǎn)品，這是因?yàn)槠渑欧艜?huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。因此，控制二氧化碳的產(chǎn)生是非常重要的。
在大氣中，CO2的含量約為380ppm。當(dāng)植物在溫室中生長(zhǎng)時(shí)，如果不補(bǔ)充CO2，則CO2的含量會(huì)降到約150至220ppm的水平。在約800ppm的水平下,發(fā)現(xiàn)溫室中例如黃瓜、西紅柿和生菜以及郁金香的生長(zhǎng)率提高了約30%至50%。
另一方面，含二氧化碳?xì)怏w中的雜質(zhì)使得植物的生長(zhǎng)放緩。例如，O.1至2ppm水平的氧化氮阻礙了補(bǔ)充的二氧化碳的施肥效應(yīng)。此外，允許的氧化硫的最高水平在O. 015至
O.1ppm的范圍內(nèi)，取決于暴露的時(shí)間長(zhǎng)短。對(duì)于乙烯(C2H4)，允許的限制更為苛刻，在O. 002至O. Olppm的范圍內(nèi)。最為嚴(yán)苛的限制是對(duì)硫化氫，其僅允許在O. OOlppm的水平。
通常通過(guò)燃燒產(chǎn)生的熱能、還有部分二氧化碳被用于例如溫室中。適于這種燃燒的燃料必須是純的。燃燒在高溫下發(fā)生，并且氮和硫的氧化物容易作為副產(chǎn)品形成，還有一些乙烯未燃燒。二氧化碳純度的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)阻礙了熱燃燒期間產(chǎn)生的氣體在溫室中的應(yīng)用。需要NOx特別低的或超低的燃燒器以在氧化氮產(chǎn)生過(guò)程中達(dá)到50至SOppm的水平。即使將其大大地稀釋，其也不滿足植物的最新需求設(shè)置。
此外，純的含二氧化碳?xì)怏w的生產(chǎn)費(fèi)用較高，并且涉及較復(fù)雜的技術(shù)。在小的溫室中，以瓶裝氣體或液體的形式使用純的二氧化碳。以這種方式使用二氧化碳，其費(fèi)用變得非常高。溫室中氣體的費(fèi)用可以大約為加熱費(fèi)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

現(xiàn)在，本實(shí)用新型提出一種用于產(chǎn)生熱能和/或非常純的含二氧化碳(CO2)氣體的設(shè)備，該設(shè)備在技術(shù)上非常簡(jiǎn)單并且其雜質(zhì)的排放量特別低。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在獨(dú)立權(quán)利要求
中體現(xiàn)了本發(fā)明創(chuàng)造的特點(diǎn)。其他權(quán)利要求
體現(xiàn)了本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例的一些優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的設(shè)備，其適于產(chǎn)生熱能和非常純的含二氧化碳(CO2)氣體，該設(shè)備包括用于注射燃料的至少一個(gè)注射器和用于提供燃燒空氣的至少一個(gè)主鼓風(fēng)機(jī)，所述生產(chǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)催化燃燒單元，具有用于催化燃燒燃料的至少一個(gè)催化燃燒器，用于在O. 01至O.1s的保持時(shí)間內(nèi)以350至850°C的溫度有效燃燒燃料；以及至少一個(gè)熱交換器，用于將至少一部分燃燒期間形成的氣體的熱量傳遞到待供應(yīng)給催化燃燒器的燃燒空氣和燃料，并且所述生產(chǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)催化后燃燒器，用于至少部分后凈化燃燒期間形成的氣體。
優(yōu)選的，所述催化燃燒器的溫度為400至800°C，例如500至700°C或600至800°C。[0011]優(yōu)選的，所述生產(chǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)后熱交換器，用于從燃燒期間形成的氣體中回收熱量。
優(yōu)選的，所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括用于稀釋燃燒期間形成的氣體(C02G)的裝置以及用于將該氣體引導(dǎo)至例如溫室中的裝置。
所述至少一個(gè)連接至燃燒單元的催化后燃燒器確保并進(jìn)一步改善了催化燃燒器的凈化效果。其使得能夠以不同方式運(yùn)轉(zhuǎn)，即使被反向，氣體仍能夠被引導(dǎo)通過(guò)燃燒器。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)氣體再循環(huán)裝置，用于將燃燒期間形成的氣體至少部分引導(dǎo)至主鼓風(fēng)機(jī)。該方案基本改善了設(shè)備的能量平衡，因?yàn)闇p少了加熱燃燒空氣的需求；更有利地，再循環(huán)氣體的含量大于50%，例如70-90%。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，催化生產(chǎn)設(shè)備包括氣體導(dǎo)向組件，用于將氣體流從催化燃燒器的第一級(jí)導(dǎo)向催化后燃燒器和/或催化燃燒器的另一級(jí)。這將使設(shè)備的使用更多樣化。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，熱交換器選自由兩級(jí)熱交換器、多級(jí)熱交換器、旋轉(zhuǎn)床熱交換器構(gòu)成的組。這些熱交換器是技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)選方案。優(yōu)選地，熱交換器是再生的。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，催化燃燒單元包括兩級(jí)或多級(jí)熱交換器和用于在氣體供應(yīng)方向變化期間引導(dǎo)氣體流的氣體分布裝置。這一方案也使設(shè)備的使用更多樣化并且技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上更有利。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，在燃燒期間形成的氣體(C02G)中，以氧含量為3vol%計(jì)算,氧化氮(NOx)的水平低于5ppm,乙烯(C2H4)的水平低于lppm。根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，在燃燒期間形成的氣體(C02G)中，以氧含量為3vol%計(jì)算，氧化氮(NOx)的水平低于2ppm。通過(guò)控制生產(chǎn)設(shè)備的燃燒條件實(shí)現(xiàn)上述水平，從而達(dá)到這些低含量。
當(dāng)例如應(yīng)用燃油或燃?xì)鈺r(shí)，所形成的含二氧化碳?xì)怏wC02G通常包含約14%至17wt%的二氧化碳，例如15wt%。在根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的設(shè)備中，以氧含量為3vol%計(jì)算，氧化氮的水平優(yōu)選低于5ppm。例如，在被稀釋以用于溫室中的氣體中，氧化氮的水平優(yōu)選低于
O.Olppm0根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，以氧含量為3vol%計(jì)算，在后凈化后的含二氧化碳?xì)怏w中氧化氮的水平低于2ppm。這種氣體尤其可以很好地用于例如溫室中。
在根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的設(shè)備中，在低溫下(350至850°C)通過(guò)催化器以受控的方式催化燃燒氣態(tài)或液態(tài)燃料，從而使燃燒產(chǎn)生的氧化氮(NOx)或氧化硫(SOx)非常少，結(jié)果在幾乎整個(gè)燃燒過(guò)程中，留在氣體中的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉乃娇梢院雎?。以氧含量?vo 1%計(jì)算，碳?xì)浠衔镏袑?duì)植物損害最大的乙烯的水平低于lppm。在稀釋的肥料氣體中，乙烯的含量低于O. Olppm,和一氧化碳的含量一樣。燃燒期間產(chǎn)生的熱能可以有利地用于加熱，冷卻的純?nèi)紵龤怏w可以加以利用。根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的供熱鍋爐的未經(jīng)處理的廢氣是非常純的，因此滿足非常嚴(yán)格的國(guó)際排放標(biāo)準(zhǔn)。
其他排放物(例如氧化硫)的含量取決于燃料中的硫含量。為了使硫的排放量保持在低水平，應(yīng)該使用低排放燃料，例如丙醇、天然氣、生物醇、輕燃料油、裂解氣等等。由此，設(shè)備(plant)能明顯滿足所有排放標(biāo)準(zhǔn)(NOx和C0〈100mg/Nm3)。
優(yōu)選地，催化燃燒發(fā)生在低于LEL限制20%的低燃料含量下，這意味著約10g/Nm3的含量。這防止溫度在氧化階段上升得過(guò)高。通過(guò)再循環(huán)保持較低的從鍋爐中排放出的氣體流量。氣體的溫度為約50至90°C，取決于熱交換器。即使這樣，能量仍能夠通過(guò)單獨(dú)的熱交換器回收。
由于在催化燃燒裝置中沒(méi)有對(duì)燃料氣體單獨(dú)進(jìn)行凈化，因此在實(shí)際有用的熱交換器中，能量可以直接從燃料氣體中回收，其可以通過(guò)逆流原理實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的催化燃燒期間，溫度為350至850°C。與通常需要750至950°C的熱燃燒相比，催化器將燃燒溫度降低了約100至400°C。這一溫差是十分顯著的，因?yàn)樵谳^低溫度下，空氣中的氮不與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，因此不會(huì)產(chǎn)生有害的氧化氮。在催化器中的催化燃燒是非常快的，通常持續(xù)時(shí)間僅為O. 01至O. ls，例如約O. 02至O. 05s，之后，在進(jìn)入熱交換器之前在管道中持續(xù)約O.1s。持續(xù)時(shí)間約為供熱鍋爐中持續(xù)時(shí)間的十分之一。由于根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用的應(yīng)用溫度較低并且保持時(shí)間非常短，因此幾乎不會(huì)形成任何氧化氮(顯!￡)，其水平優(yōu)選保持在5!^/^113以下。此外，在催化燃燒期間，密切地控制氧化，使得氫氧化物以及最終的一氧化碳燃燒掉，它們的水平通常低于5mg/Nm3。
催化鍋爐的投資成本低于供熱鍋爐加上凈化系統(tǒng)的投資成本。取得、使用以及維持還原劑的成本使得熱燃燒的操作成本增加了。
在熱燃燒期間，形成的氧化氮的水平通常很高以至于必須在大鍋爐中將它們?nèi)コ?。去除發(fā)生在選擇性催化還原器(SCR)中，在該選擇性催化還原器使用的還原劑是氨或溶解成氨的尿素和一氧化碳?xì)怏w。還 原發(fā)生在特定催化器中，從而一分子氨氣還原一分子N0X。通常需要的尿素或氨為燃料含量的約3至4%，其比燃料更昂貴。換言之，其相對(duì)地增加了燃燒成本。由于SCR催化器需要以約230至300°C的溫度很好地運(yùn)作，因此必須在催化器之后設(shè)置另一個(gè)熱交換器。
由于SCR催化器需要約O. 3s的長(zhǎng)保持時(shí)間(空間速率為10-120001/h)，因此其尺寸非常大。通常其尺寸比鍋爐大。此外，SCR需要氨或尿素容器以及自動(dòng)配料系統(tǒng)。氨和尿素都有獨(dú)特之處、是難處理的物質(zhì)。氨的毒性很大，因此不易運(yùn)輸和儲(chǔ)存。所使用的尿素溶液是固體含量為32至34%的幾乎飽和的水溶液。它們?nèi)菀捉Y(jié)晶、難于配料。此外，尿素和氨還原需要氧化催化劑以消除氨泄露的可能。
在根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的設(shè)備中，不需要附加能量進(jìn)行持續(xù)操作。僅僅在開始階段，必須將催化器/熱燃燒器以及熱交換器加熱到操作溫度，因此設(shè)備的操作成本非常低。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，注射器包括至少部分燃燒所供應(yīng)的燃料的裝置。開始時(shí)，輸入氣體被加熱(如果必要)至燃燒溫度，此后，傳遞催化燃燒期間產(chǎn)生的部分能量以加熱輸入氣體。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，設(shè)備由兩部分構(gòu)成催化燃燒設(shè)備和熱交換器。催化燃燒設(shè)備可以是再生或換熱式設(shè)備。在該設(shè)備中，首先使輸入液體燃料蒸發(fā)，然后在熱交換器中加熱氣體，之后在催化器中將該氣體氧化。傳輸所產(chǎn)生的一部分能量以加熱輸入氣體，并且通過(guò)后催化器將一部分能量引導(dǎo)至熱交換器作為有用的能量。此后，已經(jīng)將輸入氣體加熱的氣流以及通過(guò)有用能量回收的所通過(guò)的氣流被結(jié)合在一起。大部分氣流(優(yōu)選70至90%)再循環(huán)到催化器的入口側(cè)，其余氣體經(jīng)由燃料氣體管道被排放到大氣中。包含催化燃燒所需的氧氣的干凈空氣的10至30%與進(jìn)入催化燃燒的氣流混合。在多數(shù)情況下，當(dāng)僅以所需量(約10%)混合空氣時(shí)，可以達(dá)到最優(yōu)效率。
在一些應(yīng)用中，熱交換器可以由防火材料制成。這改善了設(shè)備(PIant)的強(qiáng)度、增加了可靠性以及降低了維持的需求。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，設(shè)備包括用于從燃燒期間形成的氣體中回收熱量和/或用于將燃燒單元排放的含二氧化碳?xì)怏w冷卻的后熱交換器。因此，在催化燃燒之后，通過(guò)熱交換單元可以將必要的一部分熱量回收，用于加熱溫室，并且清潔的含二氧化碳燃料氣體可以被引導(dǎo)至例如溫室中，用于施肥和局部加熱。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，后熱交換器包括用于產(chǎn)生熱水和/或集中供熱的裝置。這進(jìn)一步提高了生產(chǎn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備尤其用于產(chǎn)生熱能和含二氧化碳(CO2)氣體，所述含二氧化碳(CO2)氣體就氧化氮、乙烯(C2H4)和硫化氫方面而言是非常純的。根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備尤其用于產(chǎn)生熱能。根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備(PA)尤其用于產(chǎn)生含二氧化碳(CO2)氣體，所述含二氧化碳(CO2)氣體就氧化氮、乙烯(C2H4)和硫化氫方面而言是非常純的。所選的生產(chǎn)目標(biāo)將影響燃燒期間使用的溫度。為了產(chǎn)生熱量，優(yōu)選使用600至800°C的溫度，為了產(chǎn)生含二氧化碳(CO2)氣體，催化燃燒的溫度可以在例如350至500°C或500至700°C的范圍，取決于將要產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量以及所要實(shí)現(xiàn)的目的。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，燃料選自由丁烷、丙烷、天然氣、燃料油、沼氣、生物醇、有機(jī)溶劑、裂解氣以及輕燃料油構(gòu)成的組。利用這種燃料在技術(shù)上而言是有優(yōu)勢(shì)且簡(jiǎn)單的。通過(guò)使用催化器，能夠氧化各種氣態(tài)和液態(tài)燃料，該燃料可以是化石或來(lái)自可再生資源(乙醇、裂解釋放的氣體、沼氣等)的各種生物燃料。還能夠催化氧化揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOC)的排放物或一氧化碳本身或它們與其它實(shí)際燃料的組合。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，設(shè)備包括用于稀釋含一氧化碳?xì)怏w并將其引導(dǎo)至溫室的裝置。在此實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的生產(chǎn)設(shè)備具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。優(yōu)選地，通過(guò)燃燒產(chǎn)生的熱能可以在冷卻的純?nèi)紵龤怏w被引導(dǎo)至溫室用于與CO2 —起施肥時(shí)全部用于加熱。冷卻的燃燒氣體中殘留的熱能還幫助加熱溫室。例如在冬天使用溫室時(shí)是有優(yōu)勢(shì)的。
氣體燃燒單元可以是具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的金屬蜂窩狀系統(tǒng)，包括交替設(shè)置的催化器和熱交換單元。氣體首選從一側(cè)進(jìn)入熱交換器，在熱交換器中氣體被加熱，然后氣體進(jìn)入催化器，在催化器中氣體被氧化。接著，氣體通過(guò)收集熱量的另一側(cè)。該結(jié)構(gòu)還可以是分為兩部分的蜂窩狀系統(tǒng)，其中一個(gè)單元用于收集熱量，另一個(gè)單元用于加熱輸入氣體。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，催化燃燒器包括兩級(jí)或多級(jí)。這種設(shè)置使得設(shè)備可以以更多種方式控制并且有助于提高燃燒效率。
有利地，熱交換器涂有催化活性涂層。這將進(jìn)一步改善生產(chǎn)設(shè)備的效率。
熱交換器還可以是具有鋼結(jié)構(gòu)且由兩部分組成的蜂窩狀系統(tǒng)，其中一個(gè)單元用于收集熱量，另一個(gè)單元用于加熱輸入氣體。在用于加熱輸入氣體的單元冷卻到給定的極限值之后，使流向反向。已經(jīng)從廢氣中捕獲到熱量的另一單元開始加熱輸入氣體。
通過(guò)使內(nèi)部流最優(yōu)化并且設(shè)置由薄板形成的熱交換器的尺寸，能夠容易地控制通過(guò)施肥氣體進(jìn)入溫室中的能量比率和熱交換器。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器和/或催化器裝置，其優(yōu)選由薄的褶皺的金屬板制成并且在它們之間設(shè)置有用于引導(dǎo)氣體的管道。這種結(jié)構(gòu)用作靜態(tài)混合器。該結(jié)構(gòu)大體增加了例如碳?xì)浠衔锱c催化活性表面的接觸次數(shù)。這種表示傳質(zhì)效率的所謂的舍伍德數(shù)(Sh)從2. 5增大到12 ;換言之，待燃燒的氣體分子與催化活性表面的接觸次數(shù)幾乎是原來(lái)的五倍。通過(guò)密集的接觸，可以使燃料充分燃燒(SAE2002-01-0357)ο
可以通過(guò)寬度為100至200mm的褶皺的“帶”，由厚度為O. 2至1. 5mm且涂敷有Al和/或Zn或者耐酸的鋼板制成熱交換器，以與催化器同樣的方式制造成。這種混合結(jié)構(gòu)使從氣體到鋼板以及從鋼板到氣體的熱傳遞大大增強(qiáng)。與直管道相比，表示流道中熱傳遞的努塞爾特?cái)?shù)將從2. 5增大到12。這將大大提高熱交換器的效率。
熱交換器優(yōu)選是具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的金屬蜂窩狀系統(tǒng)，在催化器中加熱到所需燃燒溫度(通常是500至700°C)的氣體通過(guò)該熱交換器。熱交換器可以由例如褶皺(波紋)的金屬帶或金屬絲網(wǎng)制成。
催化器可以是旋轉(zhuǎn)的金屬蜂窩，其形狀與熱交換器的類似。氣體從一半進(jìn)入，通過(guò)兩個(gè)/所有的單元。在蓄能器單元(accumulator cell)中,氣體被加熱到燃燒溫度,并且在蓄能器之后的催化器中，氣體被氧化。在此之后，氣體進(jìn)入熱交換器的另一半，在該另一半中，大部分熱量被傳遞到蓄能器單元中。蓄能器的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為O. 3至5rmp。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的設(shè)備包括體積不大的管道系統(tǒng)和閥。這種結(jié)構(gòu)是非常有優(yōu)勢(shì)的，這種結(jié)構(gòu)的獲取和操作成本與現(xiàn)有技術(shù)相比都非常低。并且，設(shè)備的操作和維護(hù)也不昂貴。此外，過(guò)程簡(jiǎn)單且控制效率高。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備包括至少兩個(gè)設(shè)置在彼此內(nèi)部的處理室。在實(shí)施例中，催化器和蓄熱器不旋轉(zhuǎn)，而是通過(guò)閥或溫度控制每隔一段時(shí)間使氣流方向反向。催化器和蓄熱器優(yōu)選通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接部件彼此連接以將待處理氣體弓I入位于彼此內(nèi)部的處理室，并且氣體凈化生產(chǎn)設(shè)備還包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào)節(jié)的氣體引導(dǎo)部件，用于排放氣體和/或用于將氣體提供給位于彼此內(nèi)部的處理室中。通過(guò)連接部件，其有利地能夠例如在處理室中使氣流方向反向。因此，可以根據(jù)流向，使用相同的連接部件來(lái)提供和排放氣體。這樣制造設(shè)備不僅在技術(shù)上而且經(jīng)濟(jì)上都是有優(yōu)勢(shì)的。
優(yōu)選地，位于彼此內(nèi)部的處理室具有圓柱形狀。優(yōu)選地，圓柱體位于內(nèi)部，環(huán)形柱體位于外部。優(yōu)選通過(guò)如下方式制造處理室首先繞中心軸纏繞褶皺條帶；當(dāng)所有的箔層纏繞到中心部件上之后，其外部襯有鐵片，在鐵片外部纏繞等體積的環(huán)狀部件，并且該環(huán)狀部件具有外套筒，并且將流控閥固定在下部。
處理室可以優(yōu)選設(shè)置在還配備有氣流管道(代替管道系統(tǒng))的公共體中。通過(guò)將管道構(gòu)建為結(jié)構(gòu)的一部分，實(shí)現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)的集成結(jié)構(gòu)。通過(guò)這些解決方案，可以實(shí)現(xiàn)體積小且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其明顯降低了成本。由于通過(guò)緊密的結(jié)構(gòu)并且通過(guò)移除外部管道系統(tǒng)而節(jié)省了空間，因此能夠在6m的集裝箱中安裝甚至8MW的燃燒設(shè)備。
所謂雙床燃燒設(shè)備的操作需要以約30至200秒的間隔使流向反向。在傳統(tǒng)的雙床設(shè)備中，當(dāng)方向被反向時(shí)少量的未凈化氣體被排放到大氣中。在根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的設(shè)備中，通過(guò)圖中所示的閥結(jié)構(gòu)，有利地解決了這一問(wèn)題。在主管道關(guān)閉的同時(shí)打開設(shè)置在爐子頂部的旁路管道中的閥。此后，通過(guò)控制閥，使流向反向。在流向反向期間，氣體經(jīng)由催化器直接進(jìn)入旁路管道。此后，旁路管道關(guān)閉并且主管道打開。在流向反向期間(3至5秒)，沒(méi)有能量在加熱輸入氣體的熱交換器中累積。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備利用了由貴金屬制成并且具有非常大的表面積的催化器，催化器已知是能夠抵抗所謂催化劑毒素和抗高溫的。長(zhǎng)期而言，通過(guò)這種催化器能夠?qū)崿F(xiàn)甚至高于99. 9%的效率。這種催化器的預(yù)期壽命可以長(zhǎng)達(dá)20年之久。
根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)方面，生產(chǎn)設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)粒子過(guò)濾器。過(guò)濾器確保了設(shè)備不受干擾地運(yùn)作并且有利地減少了設(shè)備的粒子排放。
由于各功能可以彼此相對(duì)地集成在生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)中，因此可以將根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的生產(chǎn)設(shè)備制造得相對(duì)緊湊。這種設(shè)備的體積/容積比非常好，此外，該體積可以被有效地利用。這將促進(jìn)向使用現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸以及安裝。集裝箱不需要基座或任何支持結(jié)構(gòu)?？梢苑浅？焖俚貙⑸a(chǎn)設(shè)備連接好以備使用，例如在兩天之內(nèi)。如果必要，可以方便地將集裝箱移動(dòng)到新地點(diǎn)。例如甚至具有3MW容量的燃燒設(shè)備也可以方便地被安裝在標(biāo)準(zhǔn)的海運(yùn)集裝箱(6m)中。
優(yōu)選地，生產(chǎn)設(shè)備是自動(dòng)的。其可以對(duì)各種負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)其操作，并且如果需要，該操作可以由計(jì)算機(jī)或GMS電話控制。


下面將參考所附附圖詳細(xì)描述本發(fā)明創(chuàng)造的一些實(shí)施例。
圖1示出了具有旋轉(zhuǎn)床熱交換器的生產(chǎn)設(shè)備的示意圖。
圖2示出了具有兩級(jí)熱交換器的生產(chǎn)設(shè)備的示意圖。
圖3示出了具有兩級(jí)供熱鍋爐作為后熱交換器的生產(chǎn)設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了生產(chǎn)設(shè)備PA，其包括燃燒空氣AIR的一個(gè)主鼓風(fēng)機(jī)I，配備有用于將燃料PG注入燃燒空氣AIR中的注射器J ;以及催化燃燒單元2。在燃燒單元2中、基本上在其壁2W內(nèi)部限定有催化燃燒器NCB，用于在O. 01至O.1s的保持時(shí)間內(nèi)以350至850°C的溫度催化燃燒燃料，以產(chǎn)生含二氧化碳的氣體。在主鼓風(fēng)機(jī)前面，設(shè)置有顆粒過(guò)濾器PF，其改進(jìn)設(shè)備的運(yùn)作并以有利的方式減少設(shè)備的顆粒排放。注射器J包括用于至少部分地燃燒待供應(yīng)的燃料PG的裝置。生產(chǎn)設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)床RHE再生熱交換器，用于將催化燃燒器中產(chǎn)生的含二氧化碳?xì)怏wC02G的熱量傳遞至將提供給催化燃燒器NCB的燃燒空氣AIR以及傳遞至燃料PG。催化燃燒單元2配備有催化后燃燒器ACB，用于對(duì)含二氧化碳?xì)怏wC02G進(jìn)行后凈化。生產(chǎn)設(shè)備PA還包括后熱交換器AHE，用于對(duì)從燃燒單元2排出的含二氧化碳?xì)怏wC02G進(jìn)行后冷卻。
圖2示出了生產(chǎn)設(shè)備PA，其包括燃燒空氣AIR的一個(gè)主鼓風(fēng)機(jī)I，配備有用于將燃料PG注入燃燒空氣AIR的注射器J ;以及催化燃燒單元2。在燃燒單元2中、基本上在其壁2W內(nèi)部限定有催化燃燒器NCB，用于在O. 01至O.1s的保持時(shí)間內(nèi)以350至850°C的溫度催化燃料的燃燒，以產(chǎn)生含二氧化碳的氣體。在主鼓風(fēng)機(jī)前面，設(shè)置有顆粒過(guò)濾器PF，以改進(jìn)裝置的運(yùn)作并以有利的方式減少了裝置的顆粒排放。注射器J包括用于至少部分地燃燒待供應(yīng)的燃料PG的裝置。生產(chǎn)設(shè)備包括兩級(jí)再生熱交換器THE，用于將催化燃燒器中產(chǎn)生的含二氧化碳?xì)怏wC02G的熱傳遞至將提供給催化燃燒器NCB的燃燒空氣AIR以及傳遞至燃料PG。催化燃燒單元2配備有催化后燃燒器ACB，用于對(duì)含二氧化碳?xì)怏wC02G進(jìn)行后凈化。在爐子之上/之后設(shè)置有具有旁路閥BBV的旁路管道，該旁路閥在主管道中的主閥MV關(guān)閉時(shí)打開。在此之后，通過(guò)兩級(jí)熱交換器(圖中未示出)的控制閥使流向反向。在流向反向期間，氣體通過(guò)催化劑直接進(jìn)入旁路管道。之后，該旁路管道BBV關(guān)閉，主閥MV打開。在流向反向期間(大約有3至5秒)，沒(méi)有能量累積在加熱輸入氣體的兩級(jí)熱交換器中。生產(chǎn)設(shè)備PA還包括后熱交換器AHE，用于對(duì)從燃燒單元2排出的含二氧化碳?xì)怏wC02G進(jìn)行后冷卻。
圖3示出了生產(chǎn)設(shè)備PA，其包括燃燒空氣AIR的一個(gè)主鼓風(fēng)機(jī)I ;用于注入燃燒空氣AIR和燃料PG的注射器J ；以及催化燃燒單元2。在燃燒單元2中、基本上在其壁2W內(nèi)部限制有催化燃燒器NCB，用于在O. 01至O.1s的保持時(shí)間內(nèi)以350至850°C的溫度(例如優(yōu)選地600至800°C的溫度)催化燃燒燃料，以產(chǎn)生含二氧化碳?xì)怏w。在主鼓風(fēng)機(jī)前面，設(shè)置有顆粒過(guò)濾器PF，以改進(jìn)裝置的運(yùn)作并以有利的方式減少裝置的顆粒排放。生產(chǎn)設(shè)備包括兩級(jí)再生熱交換器THE，用于將催化燃燒器中產(chǎn)生的含二氧化碳?xì)怏wC02G的熱傳遞至將提供給催化燃燒器NCB的燃燒空氣AIR和燃料PG。催化燃燒單元2通過(guò)主閥MV配備有催化后燃燒器ACB，用于對(duì)含二氧化碳?xì)怏wC02G進(jìn)行后凈化。氣體的一部分在催化燃燒之后經(jīng)由熱交換器THE被導(dǎo)向旁路管道BBV，以維持過(guò)程熱。此外，生產(chǎn)設(shè)備PA配備有后熱交換器AHE，其用于從燃燒期間形成的氣體C02G回收熱量。此外，生產(chǎn)設(shè)備PA還配備有氣體再循環(huán)設(shè)備CG，用于使燃燒期間形成的氣體C02G至少部分地返回主鼓風(fēng)機(jī)I ;優(yōu)選地，再循環(huán)氣體的含量是所排放氣體的70至90%。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生二氧化碳和熱能的生產(chǎn)設(shè)備(PA)，其由氣態(tài)和/或液態(tài)燃料驅(qū)動(dòng)且包括用于注射燃料(PG)的至少一個(gè)注射器(J)和用于提供燃燒空氣(AIR)的至少一個(gè)主鼓風(fēng)機(jī)(1)，其特征在于，所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括 至少一個(gè)催化燃燒單元(2)，具有用于催化燃燒燃料的至少一個(gè)催化燃燒器(NCB)，用于在O. Ol至O.1s的保持時(shí)間內(nèi)以350至850°C的溫度有效燃燒燃料；以及 至少一個(gè)兩級(jí)熱交換器(RHE、THE)，用于將燃燒期間形成的氣體(C02G)的熱量至少部分傳遞到待供應(yīng)給催化燃燒器(NCB)的燃燒空氣(AIR)和燃料(PG)； 并且所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括至少一個(gè)催化后燃燒器(ACB)，用于至少部分后凈化燃燒期間形成的氣體(C02G);以及 所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)還包括位于主管道中的至少一個(gè)主閥(MV)以及至少一個(gè)旁路閥(BBV)，所述至少一個(gè)主閥(MV)用于將氣體提供給所述催化后燃燒器(ACB)，所述至少一個(gè)旁路閥(BBV)用于在主管道中的主閥(MV)關(guān)閉時(shí)將氣體提供給所述催化后燃燒器(ACB)。
2.如權(quán)利要求
1中所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化燃燒器的溫度為400至800。。。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的設(shè)備，其特征在于，燃料(PG)在催化燃燒器中的保持時(shí)間是 O. 02 至 O. 05s。
4.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述生產(chǎn)設(shè)備包括至少一個(gè)氣體再循環(huán)設(shè)備(CG)，用于使燃燒期間形成的氣體(C02G)至少部分再循環(huán)。
5.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化燃燒器(NCB)包括兩級(jí)或更多級(jí)。
6.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，催化生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括氣體導(dǎo)向裝置，用于將氣體流(C02G)從催化燃燒器(NCB)的第一級(jí)(NCBl)引導(dǎo)至催化后燃燒器(ACB)和/或催化燃燒器(NCB )的另一級(jí)(NCB2 )。
7.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述熱交換器(RHE、THE)選自由兩級(jí)熱交換器、多級(jí)熱交換器、旋轉(zhuǎn)床熱交換器構(gòu)成的組。
8.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述催化燃燒單元(2)包括氣體分布裝置，用于在氣體供應(yīng)的方向變化期間引導(dǎo)氣體流。
9.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括至少一個(gè)后熱交換器(AHE )，用于從燃燒期間形成的氣體(C02G)中回收熱量。
10.如權(quán)利要求
9所述的設(shè)備，其特征在于，所述后熱交換器(AHE)包括用于產(chǎn)生熱水和/或集中供熱的裝置。
11.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述注射器(J)包括用于至少部分燃燒 待供應(yīng)的燃料(PG)的裝置。
12.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括用于稀釋燃燒期間形成的氣體(C02G)的裝置以及用于將該氣體引導(dǎo)至例如溫室中的裝置。
13.如權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述旁路閥(BBV)設(shè)置為在所述主閥(MV)關(guān)閉的同時(shí)打開，此后生產(chǎn)設(shè)備(PA)中的流向被設(shè)置為反向且在流向反向期間，氣體經(jīng)由旁路閥(BBV)直接進(jìn)入后燃燒器(ACB)，以及在流向反向后，所述旁路閥(BBV)關(guān)閉并且所述主閥(MV)打開。
14.如權(quán)利要求
2所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述溫度為500至700°C。
15.如權(quán)利要求
2所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述溫度為600至800°C。
專利摘要
本實(shí)用新型創(chuàng)造涉及一種用于產(chǎn)生二氧化碳和熱能的設(shè)備。根據(jù)本實(shí)用新型創(chuàng)造的生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括至少一個(gè)催化燃燒單元(2)，具有用于催化燃燒燃料的至少一個(gè)催化燃燒器(NCB)，用于在0.01至0.1s的保持時(shí)間內(nèi)以350至850℃的溫度有效燃燒燃料；以及至少一個(gè)熱交換器(RHE、THE)，用于將燃燒期間形成的氣體(CO2G)的熱量至少部分傳遞到待供應(yīng)給催化燃燒器(NCB)的燃燒空氣(AIR)和燃料(PG)；并且所述生產(chǎn)設(shè)備(PA)包括至少一個(gè)催化后燃燒器(ACB)，用于至少部分后凈化燃燒期間形成的氣體(CO2G)。
文檔編號(hào)B01D53/86GKCN202902267SQ201090000922
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2010年4月7日
發(fā)明者R·利利坎蓋斯 申請(qǐng)人:福爾米亞排放控制有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan