專利名稱：木材生產(chǎn)工藝中廢氣的純化方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地涉及減少來(lái)自各種木材制造工藝的充滿污染物的廢氣的作用，具體地說(shuō)，涉及一種方法，該方法阻止了在除廢氣期間對(duì)生產(chǎn)的木材產(chǎn)品所需的性能的破壞作用。
各種木材產(chǎn)品(諸如定向纖維板、中密度纖維板、顆粒板或膠合板)通常需要在升高的溫度下加工制造，以便實(shí)現(xiàn)木材產(chǎn)品需要的某些性能和特性。一種可利用的產(chǎn)生熱量的方法是燒掉木頭燃料，如樹皮、鋸末、木粉、刨花、或廢木頭，因?yàn)檫@些燃料料作為木材制造工藝的天然副產(chǎn)品容易利用。這些木頭燃料燃燒產(chǎn)生的熱量往往用于干燥木片、木頭纖維、膠合板、或作為木材最終產(chǎn)品原材料被選中的其它類型木料。
在干燥工藝之前，被選中進(jìn)行干燥的木料往往先用樹脂或粘合劑進(jìn)行處理。在干燥工藝期間，這些樹脂或粘合劑與其他的污染物(諸如揮發(fā)性有機(jī)成分(VOC′s)、甲醇、以及甲醛)伴隨著木料干燥一起被釋放出來(lái)。此外，木頭燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生并釋放出其他的污染物，諸如一氧化碳、以及許多有害的空氣污染物(HAP′s)。聯(lián)邦的法律和法規(guī)要求在排放到大氣之前必須降低上述這些工藝排放物中污染物的濃度。
迄今為止，已使用蓄熱式熱氧化裝置控制向大氣泄放的VOC′s、甲醇、甲醛、一氧化碳和HAP′s的濃度。此外，可以在需要除去顆粒(如藍(lán)色煙霧)的場(chǎng)合使用電子礫石過(guò)濾床或濕式靜電沉降器。
通常，熱氧化裝置利用增補(bǔ)熱源將受污染的工藝排放物的溫度提高到可燃污染物的點(diǎn)火溫度以上，使可燃污染物(如VOC′s、甲醇、甲醛、HAP′s、以及一氧化碳)氧化。蓄熱式熱氧化裝置回收留在凈化后的排放氣體中的熱量，用于提高進(jìn)入氧化裝置的排放物的溫度，借此減少使排放物升溫至其點(diǎn)火溫度所需的增補(bǔ)能量。
但是，在干燥工藝期間木頭燃料燃燒時(shí)，采用當(dāng)前技術(shù)的蓄熱式熱氧化裝置并不十分令人滿意，因?yàn)樵谶@種情況會(huì)遇到高達(dá)1400°F至1500°F(即大約760℃至815℃)的高溫。更準(zhǔn)確地說(shuō)，木頭燃料燃燒還產(chǎn)生含有鉀和鈉的副產(chǎn)物。此外，蓄熱式氧化裝置中的回收熱量的介質(zhì)和陶瓷纖維絕熱材料都含有硅石。在溫度超過(guò)1100°F至1200°F(即大約593℃至649℃)時(shí)，來(lái)自工藝排放物的鉀和(或)鈉與蓄熱式氧化裝置中的硅石發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度取決于工藝排放物中鉀和(或)鈉的濃度。如上所述，蓄熱式氧化裝置必須在明顯高于這個(gè)臨界溫度下工作，因此必定會(huì)引起鉀和鈉與硅石反應(yīng)。簡(jiǎn)單地降低熱氧化裝置的作業(yè)溫度不能適當(dāng)?shù)亟鉀Q問題，因?yàn)闇囟鹊陀?400°F(大約760℃)蓄熱式熱氧化裝置不僅不能正確地除去生成的廢氣而且實(shí)際上甚至?xí)a(chǎn)生更多的一氧化碳和HAP′s。鉀和鈉與硅石的反應(yīng)是非常不希望的而且很成問題，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)破壞生產(chǎn)的木材的產(chǎn)品所需的性能和特色，并且因此降低產(chǎn)品的效益和質(zhì)量。
發(fā)明概述按照本發(fā)明，借助一種方法凈化各種木材制造工藝的排放氣體，從而使上述問題得以解決，該方法包括一種蓄熱式催化氧化裝置。蓄熱式催化氧化裝置利用催化氧化物質(zhì)使VOC′s、甲醇、甲醛、一氧化碳、樹脂、粘合劑、以及HAP′s在較低的峰值溫度下氧化，該峰值溫度低于蓄熱式熱氧化裝置的相應(yīng)溫度。催化氧化物質(zhì)包括(但不限于)金屬催化劑，如鉑、鈀、銠、銥、釕、釩、銅、錳、鈰和鉻；金屬氧化物催化劑，如氧化錳或氧化鉻；以及這些金屬催化劑和/或金屬氧化物的任意組合。
按照本發(fā)明，蓄熱式催化氧化裝置通常在500°F至1000°F(即大約260℃至538℃)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)VOC′s、甲醇、甲醛、一氧化碳、以及HAP′s的氧化，具體溫度取決于工藝排放物中的污染物的組分和各濃度。由于在明顯低于反應(yīng)臨界溫度1100°F(約593℃)的溫度下進(jìn)行氧化，本發(fā)明的蓄熱式催化氧化裝置阻止鉀和(或)鈉與硅石反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)至今仍在損害生產(chǎn)的木材產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
有利的是，本發(fā)明適應(yīng)繼續(xù)使用燒木頭的燃燒爐，不需要不產(chǎn)生鉀或鈉的替代燃料，如天然氣。在木材制造中，繼續(xù)使用豐富的木頭廢料作燃料是有利的，因?yàn)椴恍枰~外的燃料費(fèi)用。此外，本發(fā)明不需要陶瓷纖維上的隔離襯層阻止鉀和(或)鈉暴露在硅石面前。本發(fā)明還將需要的輔助熱量和電力消耗降至最低，以前這些項(xiàng)目增大了除廢氣費(fèi)用。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的木材生產(chǎn)/除廢體系的圖示；圖2是根據(jù)本發(fā)明的蓄熱式催化氧化裝置。
優(yōu)選方案詳述在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種凈化方法，用這種方法凈化受木材制造工藝產(chǎn)生的排放物污染的空氣。在這種方法中被排放物污染的空氣被送入蓄熱式氧化裝置，在該裝置中有含硅石的蓄熱熱交換介質(zhì)以及作為排放物中可燃污染物燃燒的熱源。這種方法還進(jìn)一步包括下述步驟將污染的排放物加熱到低于約1000°F的峰值燃燒溫度，該溫度借助熱動(dòng)控制單元進(jìn)行調(diào)整；將沾污的排放物送入所述氧化裝置內(nèi)的氧化催化劑組件，在該組件中氧化催化劑使沾污的排放物在低于1000°F的溫度下燃燒，以便產(chǎn)生凈化的空氣并阻止木材制造工藝中產(chǎn)生的鉀或鈉與所述氧化裝置中的硅石反應(yīng)。所述蓄熱式催化氧化裝置包括許多蓄熱床，該蓄熱床適合周期性地實(shí)現(xiàn)進(jìn)料模式、熱交換排氣模式、以及清洗模式；一個(gè)管道網(wǎng)，該管道網(wǎng)包括每張床的入口管道、清洗管道和出口管道；每張床上的熱交換介質(zhì)；每張床上的氧化催化劑，分別接收來(lái)自每張床的排放物；所述氧化催化劑和眾多蓄熱床公用的燃燒室；以及循環(huán)閥，這些閥用于回收所述凈化空氣和控制每張床的所述進(jìn)料模式、排氣模式、以及清洗模式，包括各床的清洗注入管道，用于清洗床以及與它相應(yīng)的氧化催化劑，回收所述的凈化的空氣，使凈化空氣作為清洗空氣通過(guò)一個(gè)蓄熱床和它相應(yīng)的氧化催化劑形成再循環(huán)，然后所述清洗空氣經(jīng)由所述公用燃燒室向所述眾多床中不同的床排放并通過(guò)這些床以進(jìn)一步清洗它的氧化催化劑和相應(yīng)的蓄熱床。
參照?qǐng)D1，它表示依據(jù)本發(fā)明的木材制造/消除廢氣系統(tǒng)10。木頭燃燒爐12通過(guò)燃燒木頭燃料(如樹皮、鋸末、木粉、刨花、或廢木頭)給周圍的空氣或預(yù)熱空氣加熱?？諝饨?jīng)過(guò)木頭燃燒爐12加熱后供干燥窯14使用。干燥窯14利用熱空氣使預(yù)定類型的木科干燥，該木科選定為系統(tǒng)10生產(chǎn)的產(chǎn)品組分。例如，干燥窯可以被用來(lái)干燥木片、纖維、膠合板或任何符合需要的其它類型木料。
然后需要消除由木頭燃燒爐12、干燥窯14、或制造工藝中其它地方產(chǎn)生的充滿污染物的排放物。如果還有蘭煙之類的顆粒存在，工藝排放物可以被送進(jìn)顆?？刂圃O(shè)備16，諸如電子礫石過(guò)濾床或靜電濕式沉降器。在排出物中顆粒濃度不大的系統(tǒng)中可以省略顆?？刂圃O(shè)備16。
依據(jù)本發(fā)明，將來(lái)自干燥窯14(或者來(lái)自顆?？刂圃O(shè)備16)的排出物送入蓄熱式催化氧化裝置100，使可燃的污染物(如VOC′s、甲醇、甲醛、一氧化碳、樹脂、粘合劑、以及HAP′s)氧化。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，該圖說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的蓄熱式催化氧化裝置100(下文用“RCO”表示)，該裝置由三個(gè)常規(guī)的蓄熱器床102、104、106組成，每個(gè)蓄熱器床都備有各自的熱交換介質(zhì)108、110和112。RCO100進(jìn)一步包括三種氧化催化劑114、116依據(jù)118。作為沉積在基材上的金屬或金屬氧化物可以令人滿意地提供氧化催化劑?？梢岳玫慕饘倩蚪饘傺趸锇ǖ幌抻阢K、鈀、銠、銥、釕、釩、銅、錳、鈰、鉻、氧化錳、氧化鉻以及它們的任何組合。公用燃燒室120與每種氧化催化劑114、116和118連通。燃料(如天然氣)從燃料控制器和燃燒器122或者其他的熱源供給燃燒室120。
沾污的排放物的進(jìn)料管124允許工藝排出物通過(guò)入口管126、128和130進(jìn)入RCO100，該工藝排出物來(lái)自干燥窯14，如果需要，可以來(lái)自顆?？刂圃O(shè)備16。注意任選的顆?？刂圃O(shè)備16優(yōu)選位于RCO100的上游，以便防止蓄熱床102、104和106的迅速堵塞或“淤塞”。凈化的空氣分別通過(guò)出口管132、134和136流出RCO100，被送入凈化排氣出口管138，借助排氣鼓風(fēng)機(jī)140將凈化空氣排放到大氣。清洗注入管道142周期性地回收鼓風(fēng)機(jī)140排放的凈化空氣，以便清洗蓄熱床102、104和106，以及清除催化劑114、116和118中捕獲的污染物。RCO110利用閥門網(wǎng)分別控制沾污的排放物循環(huán)流動(dòng)以及凈化空氣流入或流出RCO100。
RCO100的三艙系統(tǒng)按三個(gè)循環(huán)運(yùn)行。在第一個(gè)示范循環(huán)中，排放物進(jìn)入蓄熱器床102，從中吸取熱量，然后通過(guò)氧化催化劑114。污染物氧化(比如氧化成二氧化碳和水)之后，凈化的空氣通過(guò)按蓄熱模式(即接收熱量的模式)運(yùn)行的蓄熱床104和催化劑116，以便向大氣排放或進(jìn)入清洗注入管道142，清洗管道依次將凈化空氣導(dǎo)入蓄熱床106和催化劑118，以清洗蓄熱床和沾污的催化劑。因此，每個(gè)蓄熱床周期性地完成三種運(yùn)行模式進(jìn)料模式、熱交換排氣模式以及清洗模式。
注意圖2表示三艙的RCO100，它有三個(gè)蓄熱床102、104和106，以及三個(gè)氧化催化劑床114、116和118，但是本發(fā)明并不受RCO100中的艙室數(shù)目的限制。進(jìn)一步要注意的是，現(xiàn)有的蓄熱式熱氧化裝置可以配備催化氧化床，以便按照本發(fā)明將現(xiàn)有的蓄熱式熱氧化裝置改變成RCO100。
在運(yùn)行中，本發(fā)明的RCO100使上述的可燃污染物在約500°F至1000°F(即大約260℃至538℃)溫度范圍內(nèi)氧化，具體溫度取決于工藝排放物中污染物的組成和各濃度。由RCO100提供的這些降低的燃燒峰值溫度阻止了由木頭燃燒爐12產(chǎn)生的鉀和(或)鈉與硅石反應(yīng)，硅石是來(lái)自熱量回收介質(zhì)108、110和112，或者RCO100的陶瓷纖維絕熱層。借助阻止鉀和(或)鈉與硅石反應(yīng)，本發(fā)明提高了木材產(chǎn)品的質(zhì)量，因?yàn)槟静漠a(chǎn)品的符合需要的性能和特色得到保持。
在本發(fā)明的較好的實(shí)施方案已經(jīng)被揭示出來(lái)時(shí)，應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明對(duì)不脫離上述權(quán)利要求范圍的改進(jìn)是容易的。
權(quán)利要求
1.一種凈化污染空氣的方法，這種污染來(lái)自木材制造工藝產(chǎn)生的排放物，在這種方法中排放物被送入蓄熱式氧化裝置，該氧化裝置有含硅石的蓄熱的熱交換介質(zhì)和適合排放物中可燃污染物燃燒的熱源，該方法進(jìn)一步包括下述步驟將受污染的排放物加熱到調(diào)整好的峰值燃燒溫度，該溫度在大約1100°F(約593℃)以下；將受污染的排放物送入位于所述氧化裝置之內(nèi)的氧化催化設(shè)備，其中氧化催化劑使沾污的排放物在約低于1100°F(約593℃)的溫度下燃燒，以阻止木材制造工藝產(chǎn)生的鉀或鈉與所述的氧化裝置中的硅石反應(yīng)。
2.一種凈化污染空氣的方法，這種污染來(lái)自木材制造工藝產(chǎn)生的排放物，在這種方法中受排放物污染的空氣被送入蓄熱式氧化裝置，該氧化裝置有含硅石的蓄熱的熱交換介質(zhì)和適合排放物中可燃污染物燃燒的熱源，該方法進(jìn)一步包括下述步驟將受污染的排放物加熱到低于約1100°F(約593℃)的峰值燃燒溫度，該溫度由熱動(dòng)控制單元調(diào)整；將受污染的排放物送入位于所述氧化裝置器之內(nèi)的氧化催化劑設(shè)備，其中氧化催化劑使沾污的排放物在低于1000°F的溫度下燃燒，以產(chǎn)生凈化的空氣并且阻止木材制造工藝產(chǎn)生的鉀或鈉與所述的氧化裝置、所述蓄熱床中的硅石反應(yīng)，所述蓄熱床適合周期性地執(zhí)行進(jìn)料模式、熱交換排氣模式和清洗模式；一個(gè)管道網(wǎng)，它包括每張床的入口管道、請(qǐng)洗管道、出口管道、每張床的熱交換介質(zhì)、每張床的氧化催化劑，氧化催化劑分別接收來(lái)自每張床的排放物進(jìn)料；一個(gè)燃燒室，該燃燒室是所述氧化催化劑和眾多的床公用的；以及一些循環(huán)閥，適合于回收所述凈化空氣和控制每張床的所述進(jìn)料模式、排氣模式和清洗模式，包括控制每張床的清洗注入管道，該注入管道用于床的清洗以及與它相應(yīng)的氧化催化劑的清洗；回收所述凈化的空氣；讓凈化空氣作為清洗空氣通過(guò)一個(gè)蓄熱床和與它相應(yīng)的氧化催化劑再循環(huán)；將所述清洗空氣經(jīng)由所述公用燃燒室向所述眾多床中不同的床排放并通過(guò)這些床，以便進(jìn)一步清洗它的氧化催化劑和相應(yīng)的蓄熱床。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中氧化催化劑從一組金屬氧化物催化劑中選擇，該組催化劑包括鉑、鈀、銠、銥、釕、釩、銅、錳、鈰、鉻、這些金屬的氧化物、以及所述金屬催化劑和金屬氧化物催化劑的各種組合。
4.一種蓄熱式催化氧化裝置，該裝置適用于受木材制造工藝產(chǎn)生的排放物污染的空氣的凈化，包括許多蓄熱床，該蓄熱床適合生產(chǎn)凈化的空氣和周期性地執(zhí)行進(jìn)料模式、熱交換器排氣模式、以及清洗模式，以便回收和再循環(huán)所述潔凈空氣；一個(gè)管道網(wǎng)，該管道網(wǎng)包括每張床的進(jìn)氣管道、清洗管道和排氣管道、每張床的熱交換介質(zhì)、每張床的氧化催化劑、燃燒室、以及循環(huán)閥，其中每張床的氧化催化劑分別接收來(lái)自每張床的排放物進(jìn)料，其中燃燒室是所述氧化催化劑和眾多床公用的，其中循環(huán)閥用于控制每張床的所述進(jìn)氣模式、排氣模式和清洗模式以實(shí)現(xiàn)所述回收和再循環(huán)，包括控制每張床的清洗注入管道，以便清洗床和清洗各個(gè)床上的氧化催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的氧化裝置，其中氧化催化劑從一組金屬氧化物催化劑中選擇，該組催化劑包括鉑、鈀、銠、銥、釕、釩、銅、錳、鈰、鉻、這些金屬的氧化物、以及所述金屬催化劑和金屬氧化物催化劑的各種組合。
全文摘要
一種減少充滿污染物的工藝排放物的方法,該充滿污染物的排放物來(lái)自木材制造工藝。這種方法是讓排放物在較低的峰值溫度下從位于蓄熱式催化氧化裝置(100)中的氧化催化劑(114、116和118)上流過(guò),以除去揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC′s)、甲烷、甲醛、樹脂、粘合劑、和有害的空氣污染物(HAP′s),該峰值溫度低于蓄熱式熱氧化裝置中遇到的峰值溫度。氧化催化劑允許全部的除污過(guò)程在較低的峰值燃燒溫度下進(jìn)行。借助于降低排放物除污期間的峰值燃燒溫度,本發(fā)明阻止了排放物中的鉀和(或)鈉與蓄熱式熱氧化裝置的熱量回收介質(zhì)和陶瓷纖維絕熱層中的硅石之間的反應(yīng)。迄今,這個(gè)反應(yīng)一直損害著木材產(chǎn)品所需的性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號(hào)F23G7/06GK1175910SQ96191917
公開日1998年3月11日 申請(qǐng)日期1996年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月13日
發(fā)明者S·T·格里伯恩 申請(qǐng)人:恩格爾哈德公司