一種用于高溫加熱設備的廢氣凈化裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣處理技術領域，具體涉及一種用于高溫加熱設備的廢氣凈化裝置及方法。
【背景技術】
[0002]現今的高校、科研院所、工廠等單位在進行科學研究、產品制造及催化劑制備等過程中經常使用高溫加熱設備進行元素分析測定和各種材料焙燒，該過程均產生大量的有毒有害氣體。具體來說可以分兩大類，第一類為有機有害氣體，如:烴類(苯、甲苯、二甲苯、甲醛等)、鹵代烴、芳香烴、多環(huán)芳香烴等，這類氣體多數具有刺激性氣味且有毒性或劇毒性，對人體健康有很大的危害，排放至空氣中，對人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，對心、肺、肝等內臟及神經系統(tǒng)也會產生有害影響，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突變；第二類為無機有害氣體，如:氮氧化物、含硫化合物、磷氧化物和具有揮發(fā)性的酸性堿性氣體等，這類氣體也會對人體健康和環(huán)境造成威脅，如NOx中NO是血液性毒物，與血紅蛋白有強結合力，將氧和血紅蛋白轉變?yōu)樽冃匝t蛋白，使人體迅速處于缺氧狀態(tài)。NO2對眼睛和呼系統(tǒng)有強烈刺激作用，當其進入下呼吸道時，引發(fā)支氣管擴張癥，甚至中毒性肺炎和肺水腫，損害心、肝、腎的功能和造血組織，嚴重的可導致死亡。CO也會與人體血液中的血紅蛋白結合，導致呼吸困難進而發(fā)生中毒；氣態(tài)五氧化二磷可以通過呼吸道和皮膚進入人體，短期大量吸入會刺激呼吸道，出現咽喉炎、支氣管炎，嚴重者發(fā)生喉頭水腫致窒息。
[0003]對于高溫加熱設備工作時產生的有害氣體，如若不施以凈化措施，這些有害物質通過爐子四周逸散到環(huán)境中或者直接排放至空氣中都將對環(huán)境和人體造成嚴重危害。
[0004]例如授權公告號為CN 203797670U的中國實用新型專利公開了一種一種廢液處理裝置，設有用于焚燒廢液的馬弗爐，該裝置通過氣栗經進氣口向馬弗爐內輸送空氣，并將馬弗爐內的廢氣由排氣管輸送至降溫容器，降溫的廢氣經管道輸送至廢氣處理容器。該專利強調了馬弗爐為密閉設備，用氣栗供氣和抽氣，而現實中的馬弗爐設備并不是密閉設備，在焙燒東西的時候會有大量的廢氣從馬弗爐四周散發(fā)出來，造成環(huán)境污染。另外，該凈化裝置單層供氣給馬弗爐然后再抽出，造成熱能損耗。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決高溫加熱設備加熱時產生的廢氣污染環(huán)境的技術問題，本發(fā)明提供一種用于高溫加熱設備的廢氣凈化裝置及方法。
[0006]一種用于高溫加熱設備的廢氣凈化裝置，包括:
[0007]第一凈化部件，設于所述高溫加熱設備內部且?guī)в械谝贿M氣口 ；
[0008]第二凈化部件，設于所述高溫加熱設備外部且與設置在高溫加熱設備上的第二進氣口連接；
[0009]風機，為第一凈化部件和第二凈化部件提供動力并將凈化后的氣體排出。
[0010]本發(fā)明裝置采用分步凈化法，第一凈化部分放置于高溫加熱設備內部，該部分對有機物進行去除；第二凈化部件設置于高溫加熱設備外部，將無機氣體去除，可將加熱過程中產生的有機廢氣和無機廢氣同時凈化，防止廢氣排放對人體健康和環(huán)境造成危害。
[0011]風機的流量、轉速、功率等性能應適宜高溫加熱設備的溫控范圍和升溫度率，避免因凈化流量小造成凈化過程緩慢或凈化流量大導致高溫加熱設備功能受影響等問題的發(fā)生。優(yōu)選采用耐高溫風機(100-600°c )，流量l-100m3/h。
[0012]第一凈化部件主要用于凈化加熱過程中產生的有機污染物，優(yōu)選采用耐高溫且比表面積大的吸附材料進行吸附處理。因此，優(yōu)選地，所述第一凈化部件為吸附裝置，該吸附裝置所采用吸附劑為氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣、二氧化鈦、高溫分子篩和沸石中的至少一種。
[0013]高溫分子篩進一步優(yōu)選為5A分子篩、4A分子篩、3A分子篩、1X分子篩及13X分子篩等。
[0014]更進一步優(yōu)選地，所述吸附劑為三氧化鋁，用于第一凈化部分吸附有機物。
[0015]進一步優(yōu)選地，所述第一凈化部件內的吸附劑的形狀為蜂窩狀、板狀、顆粒狀和圓筒狀中的至少一種。更進一步優(yōu)選地，所述吸附劑的形狀為蜂窩狀或顆粒狀。
[0016]吸附裝置本身為本領域常規(guī)吸附器，本發(fā)明主要在于吸附裝置內的吸附劑選擇。
[0017]第二凈化部件主要用于去除廢氣中的無機污染物，優(yōu)選地，所述第二凈化部件為過濾器、吸附裝置、吸收塔、催化凈化反應器和等離子體反應器中的至少一種。
[0018]過濾器、吸附裝置、吸收塔、催化凈化反應器和等離子體反應器均為廢氣凈化領域的常規(guī)設備，采用其中一種或幾種的結合。
[0019]最優(yōu)選，所述第二凈化部件為等離子體放電協(xié)同吸附凈化反應器，包括:
[0020]反應器主體，該反應器的一端帶有進氣口，另一端帶有出氣口 ；
[0021 ] 設于所述反應器內的若干對電極，每對電極由接高壓電源的高壓電極與接地的接地電極組成；
[0022]對應設于每對電極的高壓電極與接地電極之間的介質板；
[0023]對應填充于介質板間的吸附劑。
[0024]即:反應器主體內若干電極對之間相互平行設置，每對電極對由接高壓電源的高壓電極與接地的接地電極組成，每對電極對的高壓電極和接地電極之間設置兩塊相互平行設置的介質板，兩塊介質板之間填充吸附劑。
[0025]進一步優(yōu)選，本發(fā)明所采用的介質阻擋反應器的放電電壓0.1-1OOOkV,頻率10-10000HZ ;放電間隙內填充顆粒物吸附劑；吸附劑為活性氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化納、氧化鉀、二氧化鈦等金屬氧化物以及二氧化硅、高溫分子篩和沸石中等的至少一種或其幾種的復合物。
[0026]優(yōu)選地，還包括設于所述高溫加熱設備內部的溫控表以及設于所述風機出口管路上的流量控制閥，所述流量控制閥與溫控表連接。
[0027]進一步優(yōu)選地，還包括設于所述高溫加熱設備上的回流口，所述風機的出口管路的其中一路連接至該回流口。
[0028]流量控制閥接受溫控表的溫度信號并根據接受到的溫度信號調節(jié)流量，控制排出的氣體流量要大于等于氣體的膨脹量；第二凈化部件凈化后的氣體經流量控制閥控制，一部分排出，一部分回流?；亓鳉怏w與凈化裝置進氣進行熱交換，以便熱量回收。
[0029]優(yōu)選地，所述回流口與第二進氣口之間具有一定的距離，防止氣體短路。
[0030]優(yōu)選地，所述高溫加熱設備為馬弗爐、鍋爐或烘箱。最優(yōu)選為馬弗爐。
[0031]還設有用于控制第一進氣口和第二進氣口開閉的自動控制閥。
[0032]本發(fā)明所采用的輸氣管道需耐高溫耐腐蝕。
[0033]高溫加熱設備工作時，啟動本發(fā)明凈化裝置，第一進氣口開啟，第二進氣口關閉，廢氣凈化裝置由第一進氣口進入第一凈化部分，第一凈化部分的吸附劑對高溫加熱產生的有機和無機氣體均進行吸附；當加熱溫度升高到設定值(50-300°C )時，通過自動控制閥控制第一進氣口關閉，第二進氣口開啟，第一凈化部分吸附的有機物在高溫下被燃燒氧化為無害的二氧化碳，有害的無機物在高溫下脫附。脫附后的有害無機氣體由第二進氣口進入至第二凈化部件進行凈化。凈化后的氣體經流量控制閥控制，一部分排出，另一部分回流?；亓鳉怏w與凈化裝置進氣在回流管進行熱交換，以便熱量回收。
[0034]—種包含所述廢氣凈化裝置的馬弗爐，包括馬弗爐本體，所述廢氣凈化裝置安裝在馬弗爐本體上。馬弗爐本體為常規(guī)馬弗爐。
[0035]當加熱設備為馬弗爐時，第一凈化部件的優(yōu)選安裝位置為馬弗爐內靠近頂部的側壁上，第二進氣口優(yōu)選設置在馬弗爐頂部，回流口優(yōu)選設置在馬弗爐頂部且遠離第一進氣口和第二進氣口處。
[0036]本發(fā)明還提供一種用于高溫加熱設備的廢氣凈化方法，包括如下步驟:
[0037](I)高溫加熱設備加熱時產生的廢氣在高溫加熱設備內進行一次凈化，去除加熱過程中產生的有機污染物，所述一次凈化的方法為吸附，所用吸附劑為氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣、二氧化鈦、高溫分子篩和沸石中的至少一種；
[0038](2)經過一次凈化后的廢氣送至高溫加熱設備外進行二次凈化，去除廢氣中的無機污染物，所述二次凈化的方法為過濾、吸附、吸收、催化凈化和等離子體反應中的至少一種；
[0039](3) 二次凈化后的氣體經流量控制閥計量后一部分排出，一部分回流至高溫加熱設備內進行能量回收。
[0040]優(yōu)選地，所述流量控制閥根據高溫加熱設備內的溫度調節(jié)流量。
[0041 ] 本發(fā)明的凈化方法優(yōu)選由本發(fā)明的廢氣凈化裝置實現。
[0042]優(yōu)選地，所述二次凈化的方法為等離子體放電協(xié)同吸附凈化，等離子體放電處理的放電電壓0.Ι-lOOOkV，頻率ΙΟ-ΙΟΟΟΟΗζ ;吸附凈化的吸附劑為活性氧化鋁，且其表面負載有CaO。對含有SOjP NO ,的廢氣具有很好的處理效果。
[0043]優(yōu)選地，當高溫加熱設備內溫度達到200°C及以上時，開啟第二凈化部件，進行二次凈化。
[0044]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0045]現有技術中，高校、科研院所、工廠等單位在進行科學研究、產品制造及催化劑制備等過程中經常使用高溫加熱設備進行元素分析測定和各種材料焙燒，該過程均產生大量的有毒有害氣體，如若不施以凈化措施，這些有害物質通過爐子四周逸散到環(huán)境中或者直接排放至空氣中都將對環(huán)境和人體造成嚴重危害。
[0046]本發(fā)明采用分步凈化法，第一凈化部分放置于高溫加熱設備內部，該部分對有機物進行去除；第二凈化部件設置于高溫加熱設備外部，將無機氣體去除，可將加熱過程中產生的有機廢氣和無機廢氣同時凈化，防止廢氣排放對人體健康和環(huán)境造成危害。
【附圖說明】
[0047]圖1是本發(fā)明廢氣凈化裝置的結構示意圖。
[0048]圖2是本發(fā)明第二凈化部件的結構示意圖。
[0049]圖3為實施例1的處理效果圖。
[0050]圖4為實施例2的處理效果圖。
[0051]圖中所示附圖標記如下:
[0052]1-第一進氣口2-第二進氣口3-第一凈化部件
[0053]4-第二凈化部件5-風機6-流量控制閥
[0054]7-排氣口8-回流口9-高溫加熱設備本體
[0055]10-回流管11-自動控制閥4-1-高壓電極
[0056]4-2-接地電極4-3-吸附劑4_4_介質板
[0057]4_5_電極對4_6_反應器主體。
【具體實施方式】
[0058]為了使本發(fā)明所要解決的技術問題、技術方案及有益效