具備多個(gè)氧化處理器的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)(ST)，其具有單一的熱源裝置(GT)和氧化處理裝置(OD)，所述氧化處理裝置(OD)利用來(lái)自所述單一的熱源裝置的熱，對(duì)低濃度甲烷氣體(LG)進(jìn)行催化氧化處理，所述氧化處理裝置設(shè)有多條氧化處理路線(OL)，所述氧化處理路線(OL)具有從供給低濃度甲烷氣體的供給路(1)并列分路出來(lái)的多條分路低濃度氣體供給路(1a)，以及設(shè)置在各個(gè)所述多條分路濃度氣體供給路上的催化氧化處理器(13)。
【專利說(shuō)明】具備多個(gè)氧化處理器的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2012年6月25日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2012-141804的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容以參照的方式引入作為本申請(qǐng)的一部分。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種對(duì)例如在煤礦產(chǎn)生的#1(^6111:11511:1011 ^11- 161:1151116 ；煤礦通風(fēng)甲烷)這樣的低濃度甲烷氣體進(jìn)行氧化處理的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004]為了減少溫室效應(yīng)氣體，有必要對(duì)如從煤礦排出至大氣中的觀這樣低濃度甲烷氣體進(jìn)行氧化處理。作為這樣的氧化處理裝置，一直以來(lái)，已知有通過(guò)利用外部熱源裝置的排熱的催化燃燒來(lái)對(duì)進(jìn)行氧化處理的系統(tǒng)(例如專利文獻(xiàn)1)。在專利文獻(xiàn)1的例子中，利用貧燃料燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱，將低濃度甲烷氣體加熱至催化反應(yīng)溫度后，使低濃度甲烷氣體流進(jìn)催化劑層而使之燃燒。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4538077號(hào)說(shuō)明書


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的氧化處理系統(tǒng)中，對(duì)每一臺(tái)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)僅可以組合一臺(tái)催化氧化處理裝置，因此，在應(yīng)處理的觀的排量很大的情況下，就需要設(shè)置多個(gè)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和催化氧化處理裝置的氧化處理系統(tǒng)。但是，設(shè)置多個(gè)這樣的系統(tǒng)在設(shè)置空間和成本方面有些困難，其結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)無(wú)法得到充分的處理能力這樣的問(wèn)題。
[0010]因此，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其通過(guò)對(duì)一臺(tái)熱源裝置組合多個(gè)催化氧化處理器，能夠在抑制設(shè)置空間增大的同時(shí)，以低成本處理大量的低濃度甲烷氣體。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)具有單一熱源裝置和氧化處理裝置，所述氧化處理裝置利用來(lái)自所述單一熱源裝置的熱對(duì)低濃度甲烷氣體進(jìn)行催化氧化處理，所述氧化處理裝置具備多條氧化處理路線，所述氧化處理路線具有從供給低濃度甲烷氣體的供給路并列分路出來(lái)的多條分路低濃度氣體供給路，以及設(shè)置在各所述多條分路低濃度氣體供給路上的催化氧化處理器。所述熱源裝置例如是將低濃度甲烷氣體所含的可燃成分用作燃料的貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)。
[0013]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)一臺(tái)熱源裝置組合多個(gè)催化氧化處理器，能夠在抑制設(shè)置系統(tǒng)的空間增大的同時(shí)，以低成本處理大量的低濃度甲烷氣體。
[0014]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述氧化處理路線包括第一氧化處理路線和至少一個(gè)附加氧化處理路線，所述第一氧化處理路線具有第一催化氧化處理器、第一預(yù)熱器和第一熱交換器，所述第一催化氧化處理器位于從所述供給路的最上游側(cè)分路出來(lái)的第一分路低濃度氣體供給路上，所述第一預(yù)熱器利用所述熱源裝置的熱對(duì)流入所述第一催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述第一熱交換器將從所述第一催化處理器排出的處理完畢氣體作為加熱介質(zhì)，對(duì)流入所述第一催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體進(jìn)行預(yù)熱；所述至少一個(gè)附加氧化處理路線是從所述供給路的所述第一氧化處理路線的下游側(cè)分路出來(lái)的，具有附加催化氧化處理器、附加預(yù)熱器和附加熱交換器，所述附加催化氧化處理器對(duì)低濃度甲烷氣體進(jìn)行催化氧化處理，所述附加預(yù)熱器利用所述熱源裝置的熱或在上游側(cè)的其他氧化處理路線上被氧化處理的處理完畢氣體的熱，對(duì)流入所述附加催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述附加熱交換器將在該附加氧化處理路線上被氧化處理的處理完畢氣體作為加熱介質(zhì)，利用流入所述催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于將熱源裝置的熱直接或間接地用于多條氧化處理路線的催化氧化處理中，因此能夠提高系統(tǒng)整體的效率。
[0015]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一氧化處理路線也可以具有作為所述預(yù)熱器的混合器，該混合器將低濃度甲烷氣體與從所述熱源裝置供給的熱源氣體進(jìn)行混合，所述至少一個(gè)附加氧化處理路線也可以具有作為所述預(yù)熱器的混合器，該混合器將低濃度甲烷氣體與從所述熱源裝置供給的高溫氣體混合。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)將來(lái)自熱源的熱源氣體與低濃度甲烷氣體混合，由此不僅能有效地預(yù)熱低濃度甲烷氣體，還能將熱源氣體導(dǎo)入催化氧化處理器和其下游的熱交換器。
[0016]如上所述設(shè)置混合器作為預(yù)熱器的情況下，優(yōu)選在各個(gè)所述第一氧化處理路線及所述至少一個(gè)附加氧化處理路線上設(shè)置調(diào)節(jié)低濃度甲烷氣體流入量的低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)所述熱源氣體流入量的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制這兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，能夠使利用熱源裝置的熱源氣體從第一氧化處理路線開(kāi)始順次起動(dòng)附加氧化處理路線變得容易。
[0017]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一氧化處理路線也可以具有作為所述第一預(yù)熱器的熱源氣體熱交換器，該熱源氣體熱交換器將從所述熱源裝置供給的熱源氣體作為加熱介質(zhì)而利用低濃度甲烷氣體，所述至少一個(gè)附加氧化處理路線也可以具有作為所述附加預(yù)熱器的附加氧化處理氣體熱交換器，該附加氧化處理氣體熱交換器將在上游側(cè)的其他氧化處理路線上被氧化處理的處理完畢氣體用作加熱介質(zhì)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可使熱源氣體的供給路為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，同時(shí)以兩個(gè)階段預(yù)熱低濃度甲烷氣體，由此能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高效化。
[0018]在如上所述地設(shè)置了低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥及加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的實(shí)施方式的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)的運(yùn)行方法如下，在該系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，關(guān)閉所述附加氧化處理路線的所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥及所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)所述第一氧化處理路線的所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度及所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，以使所述低濃度甲燒氣體的流入量相對(duì)于所述熱源氣體的流入量變??；
[0019]在所述第一氧化處理路線上，所述催化氧化處理器中的氧化處理開(kāi)始后，根據(jù)該催化氧化處理器中的催化燃燒溫度的上升，降低所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，同時(shí)提高所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，在所述第一氧化處理路線的所述催化氧化處理器中，催化氧化反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，關(guān)閉所述第一氧化處理路線的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥及低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥，在所述第一氧化處理路線的下游的附加氧化處理路線上，隨著降低所述第一氧化處理路線的所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)高該附加氧化處理路線的所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使所述熱源氣體流入所述第一氧化處理路線的流入量的減少量流入該附加氧化處理路線，同時(shí)打開(kāi)該附加氧化處理路線的所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥，使比所述熱源氣體的流入量小的所述低濃度甲烷氣體流入，在設(shè)有多條所述附加氧化處理路線的情況下，在上游側(cè)的附加氧化處理路線和其下游側(cè)的附加氧化處理路線上，順次重復(fù)在所述第一氧化處理路線和其下游的附加氧化處理路線中的上述步驟。
[0020]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，使得利用熱源裝置的熱源氣體從第一氧化處理路線順次起動(dòng)附加氧化處理路線變得容易。
[0021]權(quán)利要求書及/或說(shuō)明書及/或說(shuō)明書附圖所公開(kāi)的至少兩種結(jié)構(gòu)的任意組合也包含在本發(fā)明中。特別是權(quán)利要求書的各項(xiàng)權(quán)利要求的兩項(xiàng)以上的任意組合也包含在本發(fā)明中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]通過(guò)參照附圖對(duì)以下優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，可更加清楚地理解本發(fā)明。但是，實(shí)施方式及附圖僅用于圖示及說(shuō)明，不應(yīng)用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由附上的權(quán)利要求書確定。在附圖中，多張附圖中的相同附圖標(biāo)記表示相同或與其相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> [0023]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0024]圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的變形例的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0025]圖3是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)的方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)(以下僅稱為“氧化系統(tǒng)”。)31的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。該氧化系統(tǒng)31'利用作為單一熱源裝置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以的排熱，用低濃度甲烷氣體氧化處理裝置00對(duì)從煤礦排出的觀這樣的低濃度甲烷氣體進(jìn)行氧化處理。
[0027]在本實(shí)施方式中，作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以，利用貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)。貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)將作為氧化處理系統(tǒng)31'氧化處理對(duì)象的低濃度甲烷氣體⑷所含的可燃成分用作燃料。作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以中使用的低濃度甲烷氣體⑷，例如利用煤礦所產(chǎn)生的#1。對(duì)于甲烷氣體氧化處理裝置00及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以，由共同的觀供給源％供給作為低濃度甲烷氣體⑷的7八1。此外，本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以，除了之外，還使用比

11116 16訪冊(cè)6 ；煤礦甲烷)作為燃料。
[0028]低濃度甲烷氣體氧化處理裝置00具有低濃度氣體供給路1、加熱介質(zhì)供給路3和多條(圖1的示例中是四個(gè))氧化處理路線01，所述低濃度氣體供給路1供給作為氧化處理對(duì)象的低濃度甲烷氣體⑷，所述加熱介質(zhì)供給路3供給對(duì)低濃度甲烷氣體⑷而言成為加熱介質(zhì)(熱源氣體)的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣郎，所述多條氧化處理路線01在低濃度氣體供給路1和加熱介質(zhì)供給路3之間，相對(duì)這些供給路1、3并列連接。低濃度氣體供給路1從燃料供給路5分路設(shè)置，所述燃料供給路5將來(lái)自觀供給源％的低濃度甲烷氣體⑷供給至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以。加熱介質(zhì)供給路3從廢氣排出路7分路設(shè)置，所述廢氣排出路7將燃?xì)廨啓C(jī)廢氣郎從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)向外部排出。在廢氣排出路7上，比向加熱介質(zhì)供給路3的分路點(diǎn)還靠下游側(cè)的位置設(shè)有調(diào)節(jié)廢氣郎排出量的廢氣量調(diào)節(jié)閥9。
[0029]各氧化處理路線01具備鼓風(fēng)機(jī)11、催化氧化處理器13及氧化處理氣體熱交換器15。對(duì)催化氧化處理器13，通過(guò)從所述低濃度氣體供給路1并列分路出來(lái)的分路低濃度氣體供給路匕供給低濃度甲烷氣體⑷。另外，本實(shí)施方式中，各氧化處理路線01相互具有相同的結(jié)構(gòu)，但在以下的說(shuō)明中，根據(jù)需要也有這樣的情況:將設(shè)置在離熱源裝置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以最近的位置(也就是相對(duì)于加熱介質(zhì)供給路3為最上游側(cè))上的氧化處理路線稱為第一氧化處理路線011，將設(shè)置在第一氧化處理路線011的下游側(cè)的附加氧化處理路線從上游側(cè)開(kāi)始順次稱為第二氧化處理路線012?第四氧化處理路線014。
[0030]對(duì)各氧化處理路線01的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。在氧化處理路線01的，從加熱介質(zhì)供給路3分開(kāi)的分路點(diǎn)19下游的分路加熱介質(zhì)供給路33上，順次設(shè)有加熱介質(zhì)開(kāi)閉閥21及加熱介質(zhì)流量控制閥23。在加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23的下游，順次設(shè)有混合器25及催化氧化處理器13，進(jìn)一步，在其下游設(shè)有氧化處理氣體熱交換器15。
[0031]另外，在氧化處理路線01的，從低濃度氣體供給路1分開(kāi)的分路點(diǎn)29下游，順次設(shè)有低濃度氣體開(kāi)閉閥31及低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥33。在低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥33的下游，設(shè)有向氧化處理氣體熱交換器15輸送低濃度甲燒氣體的鼓風(fēng)機(jī)11，鼓風(fēng)機(jī)11的下游側(cè)與氧化處理氣體熱交換器15的被加熱介質(zhì)入口 153連接。氧化處理氣體熱交換器15的被加熱介質(zhì)出口 156與混合器25連接。此外，在低濃度氣體開(kāi)閉閥31和低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥33之間，連接有用于在維護(hù)時(shí)對(duì)氧化處理路線0[用空氣進(jìn)行冷卻、置換的旁通空氣閥35。
[0032]氧化處理氣體熱交換器15的作為被加熱介質(zhì)的低濃度甲烷氣體⑷入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，由使低濃度甲烷氣體⑷從氧化處理氣體熱交換器15迂回的熱交換器迂回路39連接?；旌掀?5下游的加熱介質(zhì)入口側(cè)流路40上設(shè)有對(duì)流入催化氧化處理器13的加熱介質(zhì)溫度進(jìn)行測(cè)量的第一溫度測(cè)量器41和對(duì)從催化氧化處理器13流出的加熱介質(zhì)溫度進(jìn)行測(cè)量的第二溫度測(cè)量器42。另外，在熱交換器迂回路39的中途，設(shè)有控制迂回的低濃度甲烷氣體⑷流量的迂回量控制閥43。在第二溫度測(cè)量器42的溫度超過(guò)規(guī)定值的情況下，調(diào)節(jié)迂回量控制閥43的開(kāi)度，使在熱交換器迂回路39中流動(dòng)的低濃度甲烷氣體⑷的流量增加。據(jù)此，由于催化氧化處理器13的入口處的加熱介質(zhì)溫度下降，因此防止酸化催化處理器13內(nèi)的催化劑過(guò)熱。此外，雖然在圖1中予以省略，但在第二氧化處理路線012?第四氧化處理路線014上也設(shè)有熱交換器迂回路39、溫度測(cè)量器41、42及迂回量控制閥43。
[0033]從#1供給源％經(jīng)過(guò)低濃度氣體供給路1供給至氧化處理路線01的低濃度甲烷氣體]X，被鼓風(fēng)機(jī)11送向氧化處理氣體熱交換器15。在氧化處理氣體熱交換器15預(yù)熱的低濃度甲烷氣體⑷在混合器25內(nèi)與來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以的高溫廢氣％混合。此時(shí)，混合器25也作為預(yù)熱器發(fā)揮作用，其通過(guò)廢氣％進(jìn)一步預(yù)熱低濃度甲烷氣體⑷。在混合器25內(nèi)混合得到的混合氣體1(}，在催化氧化處理器13中被氧化處理后，在氧化處理氣體熱交換器15中加熱低濃度甲烷氣體LG之后被排出系統(tǒng)外部。
[0034]此外，在VAM供給源VS的下游側(cè)設(shè)有第一甲烷濃度傳感器45。另外，在低濃度甲烷氣體供給路I上，在與燃料供給路5的分路點(diǎn)的下游側(cè)且在與第一氧化處理路線OLl的分路點(diǎn)的上游側(cè)的位置，設(shè)有導(dǎo)入外部空氣的吸氣氣閘(久'>^)47。由第一甲烷濃度傳感器45測(cè)量到的低濃度甲烷氣體LG的甲烷濃度超過(guò)規(guī)定值的情況下，打開(kāi)吸氣氣閘47從而導(dǎo)入空氣A，使甲烷濃度降低。從吸氣氣閘47導(dǎo)入空氣后的甲烷濃度，由與吸氣氣閘47的下游側(cè)(在吸氣氣閘47和氧化處理路線OLl之間)連接的第二甲烷濃度傳感器49測(cè)量。
[0035]接下來(lái)，對(duì)這樣構(gòu)成的氧化系統(tǒng)ST的運(yùn)行方法進(jìn)行說(shuō)明。氧化系統(tǒng)ST起動(dòng)時(shí)，在燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的供給系統(tǒng)中，關(guān)閉燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的廢氣量調(diào)節(jié)閥9、第二氧化處理路線0L2?第四氧化處理路線0L4的各加熱介質(zhì)開(kāi)閉閥21，打開(kāi)第一氧化處理路線OLl的加熱介質(zhì)開(kāi)閉閥21。在低濃度甲烷氣體LG的供給系統(tǒng)中，關(guān)閉第二氧化處理路線0L2?第四氧化處理路線0L4的各低濃度氣體開(kāi)閉閥31，打開(kāi)第一氧化處理路線OLl的低濃度氣體開(kāi)閉閥31。起動(dòng)時(shí)，通過(guò)控制裝置55分別調(diào)節(jié)第一氧化處理路線OLl的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23的開(kāi)度及低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥33的開(kāi)度，由此，相對(duì)于加熱介質(zhì)的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的流量，設(shè)定低濃度甲烷氣體LG的流量的比例小。在這種狀態(tài)下，高溫的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG通過(guò)催化氧化處理器13，由此來(lái)加熱催化氧化處理器13的催化劑，之后通過(guò)氧化處理氣體熱交換器15，由此來(lái)加熱低濃度甲烷氣體LG。低濃度甲烷氣體LG在氧化處理氣體熱交換器15中被高溫的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG加熱，再之后，在混合器25中與高溫的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG混合后，在催化氧化處理器13內(nèi)被催化酸化，與燃?xì)廨啓C(jī)廢氣一起被排出外部。
[0036]在催化氧化處理器13中催化氧化反應(yīng)開(kāi)始后，隨著催化燃燒溫度的上升，調(diào)小第一氧化處理路線OLl的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23，使流入第一氧化處理路線OLl的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的量漸漸減少，同時(shí)提高低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥33的開(kāi)度，使低濃度甲烷氣體LG的流入量增加。催化氧化處理器13中的催化氧化反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，完全關(guān)閉第一氧化處理路線OLl的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23及加熱介質(zhì)開(kāi)閉閥21，進(jìn)入第一氧化處理路線OL獨(dú)立的氧化處理狀態(tài)。
[0037]另一方面，調(diào)小第一氧化處理路線OLl的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23，使流入第一氧化處理路線OL的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的量漸漸減少，同時(shí)漸漸打開(kāi)第二氧化處理路線0L2的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23，使流向第一氧化處理路線OLl的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG流入量的減少部分流入第二氧化處理路線0L2。同時(shí)也打開(kāi)第二氧化處理路線0L2的低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥33，使少量的低濃度甲烷氣體LG流入第二氧化處理路線，以與上述第一氧化處理路線OLl同樣的步驟，開(kāi)始第二氧化處理路線0L2上的氧化處理。
[0038]進(jìn)一步按照同樣的步驟，在第三氧化處理路線0L3、第四氧化處理路線0L4順次開(kāi)始氧化處理。最終，在全部第一?第四氧化處理路線OLl?0L4，進(jìn)入獨(dú)立的穩(wěn)定氧化處理狀態(tài)，關(guān)閉第四氧化處理路線0L4的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥23后，打開(kāi)燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的廢氣量調(diào)節(jié)閥9，從廢氣量調(diào)節(jié)閥9向外部排出燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG。
[0039]此外，通過(guò)控制裝置55，基于溫度測(cè)量器41、42、甲烷濃度傳感器45、47等測(cè)量器得到的測(cè)量值進(jìn)行各種調(diào)節(jié)閥、開(kāi)閉閥、吸氣氣閘等的控制。
[0040]如上，根據(jù)本實(shí)施方式的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)ST，利用一臺(tái)熱源裝置的廢氣的熱能夠起動(dòng)多個(gè)催化氧化處理器13，所以能夠以低成本處理大量的低濃度甲烷氣體。另夕卜，在如此大幅提高系統(tǒng)的處理能力的同時(shí)，還能夠抑制系統(tǒng)整體的設(shè)置空間的增大。
[0041]此外，燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的熱量對(duì)起動(dòng)氧化處理裝置I不充分的情況下，作為第一實(shí)施方式的變形例，如在圖1中用單點(diǎn)劃線所示，也可以在加熱介質(zhì)供給路3上，到第一氧化處理路線OLl的分路點(diǎn)19的上游側(cè)的位置，設(shè)置在起動(dòng)時(shí)附加加熱燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的廢氣加熱燃燒器(八一于)61。
[0042]另外，在第一實(shí)施方式的進(jìn)一步變形例中，作為熱源裝置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)GT，如圖2所示，也可以使用不從VAM供給源VS接受燃料供給而從外部接受燃料供給，并將空氣用作工作氣體的通常的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，來(lái)代替將VAM作為工作氣體的貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)。另外，作為熱源裝置，不限于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)GT，還可以使用蒸汽鍋爐等能夠不利用VAM就能供給高溫氣體等的任何裝置。
[0043]圖3表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的氧化系統(tǒng)ST。在圖1的第一實(shí)施方式中，將來(lái)自熱源裝置的加熱介質(zhì)(燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG)直接導(dǎo)入催化氧化處理器13，用于低濃度甲烷氣體LG的預(yù)熱及催化劑的加熱，但在圖3的第二實(shí)施方式中，不直接將燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG導(dǎo)入催化氧化處理器13，而是經(jīng)由在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)GT的下游設(shè)置的作為預(yù)熱器的廢氣熱交換器(熱源氣體熱交換器)71，預(yù)熱在第一氧化處理路線OLl中流動(dòng)的低濃度甲烷氣體LG。不在作為附加氧化處理路線的第二?第四氧化處理路線0L2?0L4上設(shè)置廢氣熱交換器71，取而代之地，利用在鄰接的上游側(cè)的氧化處理路線中被氧化處理的處理完畢的氣體預(yù)熱低濃度甲烷氣體LG。
[0044]更具體地，在排出來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)GT的燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG的廢氣排出路7上，設(shè)有廢氣熱交換器71，燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG作為加熱介質(zhì)通過(guò)該廢氣熱交換器71。由第一氧化處理路線OLl的鼓風(fēng)機(jī)11供給至第一氧化處理路線OLl的低濃度甲烷氣體LG，通過(guò)廢氣熱交換器71，由此被燃?xì)廨啓C(jī)廢氣EG預(yù)熱，之后進(jìn)一步在氧化處理氣體熱交換器15中被預(yù)熱。通過(guò)氧化處理氣體熱交換器15的低濃度甲烷氣體LG，在催化氧化處理器13中被氧化處理后，通過(guò)氧化處理氣體熱交換器15，從而預(yù)熱第一氧化處理路線OLl的低濃度甲烷氣體LG，再之后，通過(guò)附加氧化處理氣體熱交換器73，預(yù)熱鄰接的下游的第二氧化處理路線0L2的低濃度甲烷氣體LG，之后被排出至系統(tǒng)外部。在第二?第四氧化處理路線0L2?4中也順次同樣地進(jìn)行氧化處理。
[0045]此外，在本實(shí)施方式中，在催化氧化處理器13的上游設(shè)有預(yù)熱燃燒器75，該預(yù)熱燃燒器75將從CMM供給路74供給的CMM作為燃料而工作。由于維護(hù)等而停止燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)GT的情況下，氧化處理裝置OD起動(dòng)時(shí)，由預(yù)熱燃燒器75預(yù)熱低濃度甲烷氣體0L。
[0046]在本實(shí)施方式中，對(duì)于流入第一氧化處理路線OLl的催化氧化處理器13的低濃度甲烷氣體0G，由廢氣熱交換器71及氧化處理氣體熱交換器15 (在第二?第四氧化處理路線0L2?4中為附加氧化處理氣體熱交換器73及氧化處理氣體熱交換器15)在兩個(gè)階段進(jìn)行預(yù)熱，因此對(duì)于更低濃度的甲烷氣體也能夠單獨(dú)運(yùn)行。
[0047]如上所述，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種附加、變更或刪除。因此，這樣的附加、改變及刪除也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0048]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0049]I 低濃度氣體供給路
[0050]Ia分路低濃度氣體供給路
[0051]13催化氧化處理器
[0052]15氧化處理氣體熱交換器
[0053]EG渦輪廢氣(熱源氣體)
[0054]GT燃?xì)廨啓C(jī)(熱原裝置)
[0055]LG低濃度甲烷氣體
[0056]OD低濃度甲烷氣體氧化處理裝置
[0057]OL氧化處理路線
[0058]ST低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)
【權(quán)利要求】
1.一種低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其具備單一熱源裝置和氧化處理裝置； 所述氧化處理裝置利用來(lái)自所述單一熱源裝置的熱，對(duì)低濃度甲烷氣體進(jìn)行催化氧化處理； 所述氧化處理裝置具備多條催化氧化處理路線，該催化氧化處理路線具有從供給低濃度甲烷氣體的供給路并列分路出來(lái)的多條分路低濃度氣體供給路，以及設(shè)置在各所述多條分路低濃度氣體供給路上的催化氧化處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其特征在于， 所述氧化處理路線包括第一氧化處理路線和至少一個(gè)附加氧化處理路線， 所述第一氧化處理路線具有第一催化氧化處理器、第一預(yù)熱器和第一熱交換器，所述第一催化氧化處理器位于從所述供給路的最上游側(cè)分路出來(lái)的第一分路低濃度氣體供給路上，所述第一預(yù)熱器利用所述熱源裝置的熱對(duì)流入所述第一催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述第一熱交換器將從所述第一催化處理器排出的處理完畢氣體作為加熱介質(zhì)，對(duì)流入所述第一催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體進(jìn)行預(yù)熱； 所述至少一個(gè)附加氧化處理路線是從所述供給路的所述第一氧化處理路線的下游側(cè)分路出來(lái)的，具有附加催化氧化處理器、附加預(yù)熱器和附加熱交換器，所述附加催化氧化處理器對(duì)低濃度甲烷氣體進(jìn)行催化氧化處理，所述附加預(yù)熱器利用所述熱源裝置的熱或在上游側(cè)的其他氧化處理路線上被氧化處理的處理完畢的氣體的熱，對(duì)流入所述附加催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述附加熱交換器將在該附加氧化處理路線上被氧化處理的處理完畢氣體作為加熱介質(zhì)，利用流入所述催化氧化處理器之前的低濃度甲烷氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氧化處理路線具有作為所述第一預(yù)熱器的混合器，該混合器將低濃度甲烷氣體與從所述熱源裝置供給的熱源氣體進(jìn)行混合，所述至少一個(gè)附加氧化處理路線具有作為所述預(yù)熱器的混合器，該混合器將低濃度甲烷氣體與從所述熱源裝置供給的高溫氣體進(jìn)行混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其特征在于，在各個(gè)所述第一氧化處理路線及所述至少一個(gè)附加氧化處理路線上設(shè)置調(diào)節(jié)低濃度甲烷氣體流入量的低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)所述熱源氣體流入量的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氧化處理路線具有作為所述第一預(yù)熱器的熱源氣體熱交換器，該熱源氣體熱交換器將從所述熱源裝置供給的熱源氣體作為加熱介質(zhì)而利用低濃度甲烷氣體，所述至少一個(gè)附加氧化處理路線具有作為所述附加預(yù)熱器的附加氧化處理氣體熱交換器，該附加氧化處理氣體熱交換器將在上游側(cè)的其他氧化處理路線上被氧化處理的處理完畢氣體用作加熱介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源裝置是將低濃度甲烷氣體所含的可燃成分作為燃料而工作的貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)。
7.—種低濃度甲烷氧化系統(tǒng)的運(yùn)行方法，是使權(quán)利要求4所述的低濃度甲烷氣體氧化系統(tǒng)運(yùn)行的方法， 在該系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，關(guān)閉所述附加氧化處理路線的所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥及所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)所述第一氧化處理路線的所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度及所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，以使所述低濃度甲烷氣體的流入量相對(duì)于所述熱源氣體的流入量變?。? 在所述第一氧化處理路線上，所述第一催化氧化處理器中的氧化處理開(kāi)始后，根據(jù)該第一催化氧化處理器中的催化燃燒溫度的上升，降低所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，同時(shí)提高所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度； 在所述第一氧化處理路線的所述催化氧化處理器中，催化氧化反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，關(guān)閉所述第一氧化處理路線的加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥及低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥； 在所述第一氧化處理路線的下游的附加氧化處理路線上，隨著降低所述第一氧化處理路線的所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)高該附加氧化處理路線的所述加熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使所述熱源氣體流入所述第一氧化處理路線的流入量的減少量流入該附加氧化處理路線，同時(shí)打開(kāi)該附加氧化處理路線的所述低濃度氣體流量調(diào)節(jié)閥，使比所述熱源氣體的流入量還少量的所述低濃度甲烷氣體流入； 在設(shè)有多條所述附加氧化處理路線的情況下，在上游側(cè)的附加氧化處理路線和其下游側(cè)的附加氧化處理路線上，順次重復(fù)在所述第一氧化處理路線和其下游的附加氧化處理路線中的上述步驟。
【文檔編號(hào)】B01D53/86GK104470623SQ201380033527
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】梶田真市, 山崎義弘 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社