專利名稱：氣體清潔方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于凈化包含各種污染物的排氣的方法和設(shè)備。例如，該方法和該設(shè)備非常適合于處理由工業(yè)廢棄物焚燒設(shè)備產(chǎn)生的排氣，在工 業(yè)廢棄物焚化設(shè)備中，包含無機和有機污染物特別是顆粒物和重金屬的排氣得到處理。
背景技術(shù)：
很多人類活動產(chǎn)生排氣，其可能包含在將排氣釋放到大氣中之前將被去除的有機 和無機污染物。有機污染物通常通過焚化來銷毀，焚化的主要限制是大量的燃料消耗和在排氣中 存在殘余的部分被氧化的產(chǎn)物，燃燒溫度被選作兩個問題之間的折中。另一個缺點是實現(xiàn) 常規(guī)的焚化設(shè)備的完全制度化操作(regime operation)所需的長瞬態(tài)和在可變供送通過 量和/或質(zhì)量的情況下的低靈活性，其進而可能是部分氧化和有毒的排氣釋放的原因。顆粒固體，特別是像灰、重金屬及類似物的無機顆粒固體，經(jīng)常存在于城市廢棄物 焚化廠排氣中；它們通常被選擇性過濾器、電過濾器和除灰系統(tǒng)過濾掉，但這增加投入、運 轉(zhuǎn)和工廠維護成本。為了處理這些問題，已提出了這樣的系統(tǒng)，其中排氣或者甚至液體廢棄物在非常 高的溫度下被處理，并且/或通過高電場轉(zhuǎn)化成等離子體和殘余液體，這來源于在這些處 理條件下發(fā)生的分子重排。例如，在US2003209174和W02006021945中描述了這些系統(tǒng)。在US2003209174中，提供了用于處理由化學(xué)或焚化過程或通過廢棄物等離子體 轉(zhuǎn)化處理產(chǎn)生的排氣的氧化室。氧化室由燃燒器加熱，燃燒器是通過在被供以直流電的等 離子體焰炬中電離工作氣體(working gas)獲得的。燃燒器加熱流加熱該室的同時，在該 室中添加氧化劑(例如氧/蒸汽)以便形成氧化環(huán)境。之后添加排氣以使得它通過暴露于 熱氧化環(huán)境而被凈化。含氧的工作氣體的使氧化環(huán)境富集，但它可能引起不穩(wěn)定性，并且可 能由此導(dǎo)致凈化過程難以保持在控制中。此外，排氣的處理室是圓柱形的，在室的末端具有窄的出口管。在這些條件下，難 以獲得平穩(wěn)并且安全的操作。W02006021945卻涉及用于廢棄物液體的熱解(pyrolisis)/反應(yīng)室。液體化學(xué)廢 棄物通過噴霧器(160)被泵入(140)室中，以使得液體廢棄物小液滴的噴射接觸由與噴霧 器相對布置的等離子體焰炬(220)產(chǎn)生的等離子體蒸汽。當(dāng)液滴接觸等離子體蒸汽時，組 成液滴的廢棄物的分子被分裂成原子和/或離子，重組以形成從室出來的產(chǎn)物氣體的混合 物，并進入后熱解子系統(tǒng)，以進一步中和產(chǎn)物氣體的混合物。在兩個文件中，等離子體焰炬被用作燃燒器，并且要求供送工作氣體，由此需要用 于產(chǎn)生、預(yù)處理和后處理和在將工作氣體供送到等離子體焰炬之前可能再循環(huán)工作氣體的 特定設(shè)備，由此使凈化室復(fù)雜化并增加投入、運轉(zhuǎn)和維護成本。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的一個目的是提供用于凈化包含有機污染物和/或如顆粒物、灰、重 金屬的這些無機污染物的排氣的等離子體方法，該方法允許穩(wěn)定并且安全的操作。本發(fā)明的另一個目的是提供用于凈化排氣的方法，其要求簡單并且短暫的啟動程 序，并且針對突然的/經(jīng)常的排氣供送速度變化相對于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備更靈活并且安全。該方法由作為本發(fā)明的進一步目的的設(shè)備實施。這些和其它目的通過用于凈化排氣的方法實現(xiàn)，其包括以下步驟-預(yù)先布置凈化室，該室具有進口和出口；-在凈化室中布置一對電極；-將電壓(V)施加到電極，以使得在電極之間建立預(yù)定強度的電場(E)；-通過進口將排氣供送到凈化室；-在凈化室中，將排氣轉(zhuǎn)化成被電離的氣體，即等離子體，以及-使被電離的氣體分離成較重的分子和較輕的分子，所述較重的分子作為基本呈 液態(tài)的殘余物落下，即熔化物，所述較輕的分子形成經(jīng)凈化的氣體；通過出口從凈化室收集 經(jīng)凈化的氣體；-從凈化室收集基本呈液態(tài)的殘余物。該方法的主要特征在于將排氣轉(zhuǎn)化成被電 離的氣體的步驟是通過在凈化室中使電極之間的放電通過排氣實現(xiàn)的。這樣，由于排氣通過形成于電極之間的放電同樣被直接轉(zhuǎn)化成被電離的氣體，不 需要用于將排氣轉(zhuǎn)化成被電離的氣體的等離子體焰炬。有利地，電極以這樣一種方式被布置被電離的氣體同樣形成被導(dǎo)向出口的被電 離的氣體流。有利地，使所述被電離的氣體分離的所述步驟是通過使所述等離子體在通過所述 凈化室流向所述出口時膨脹(expand)來實現(xiàn)的。優(yōu)選地，膨脹是由朝向出口的凈化室橫截面逐漸擴大引起的。膨脹和可能地進一步的膨脹以這一方式同時引起氣體溫度下降和氣體速度下降 經(jīng)凈化的氣體處于高溫中的剩余時間全面減少。這有益于避免存在于經(jīng)凈化的氣體中的原 子重組以產(chǎn)生像二惡英和呋喃類的有害化合物。溫度降低還有利于設(shè)備的穩(wěn)定操作。除此之外，由凈化室中的膨脹引起的氣體速 度促使來自等離子體/氣體蒸汽的可能的液體或固體殘余物的重力分離。有利地，所述經(jīng)凈化的氣體的進一步膨脹由熱交換器的冷卻部分的進口部分的橫 截面擴大引起。特別地，所述冷卻部分具有被設(shè)置在所述出口三倍到七倍之間的擴大的橫截面 積，更特別地，所述擴大的橫截面積大約是所述出口(14)的受限的橫截面積的五倍。優(yōu)選 地，排氣以這樣一種方式碰撞接近電極的凈化室的內(nèi)表面排氣沿進口方向進入室中并按 照預(yù)定的偏轉(zhuǎn)方向經(jīng)歷突然的變化。這樣，增強了從排氣到等離子體的形成。特別地，偏轉(zhuǎn)方向橫于進口方向。在將排氣供送到凈化室的步驟之前，能夠提供預(yù)加熱排氣的進一步的步驟。特別地，提供以下進一步的步驟-在凈化室中，沿著氣體流在第一對電極的下游布置進一步的一對電極；
-施加進一步的電壓到進一步的電極，以使得在進一步的電極之間建立預(yù)定強度 的進一步的電場，用于保持等離子體流。特別地，提供沿著所述氣體流在上一對的下游布置多于一對的進一步的電極的步
馬聚ο特別地，該對電極或任何進一步的一對電極被布置得相對于位于它上游的一對電 極成各自的角度。在頻率和/或突然的負荷變化的情況下，即在經(jīng)常的/突然的流速變化 和/或排氣成分變化的情況下，多于一對電極的存在增強了方法的靈活性。排氣能夠包含有機和無機污染物，特別地，它能夠包含顆粒固體和/或重金屬。例 如，它能夠是-電站排氣，像氣體渦輪或發(fā)動機排氣；-焚化排氣；-工業(yè)處理排氣；-廢水處理排氣。有利地，提供冷卻和/或清洗經(jīng)凈化的氣體的步驟；特別地，冷卻步驟能夠通過與 允許從排氣處理過程恢復(fù)熱能的冷卻流體的熱交換來實施；被恢復(fù)的熱量能夠用于被供送 到該處理程序中的新排氣的預(yù)加熱步驟中。所述電壓(V)和/或所述進一步的電壓(V’)優(yōu)選被設(shè)置在5000伏特到30000伏 特之間，最優(yōu)選在10000伏特到20000伏特之間。按照權(quán)利要求1的方法，其中所述電極對通過所述放電轉(zhuǎn)移能量至所述排氣(6)，每 公斤所述排氣的雜質(zhì)需0. 5-lKWh的所述能量，優(yōu)選每公斤雜質(zhì)需0. 7-0. 9KWh的所述能量。上面提及的目的和其它目的還通過用于凈化排氣特別是用于凈化排氣的設(shè)備實 現(xiàn)，該設(shè)備包括-凈化室，該室具有進口和出口，進口和出口具有各自的預(yù)定橫截面積(R，S)；-電極對，其位于凈化室里面；-電壓施加裝置，其用于給電極施加電壓，以使得在電極之間建立預(yù)定強度的電 場；-排氣供送裝置，其用于通過進口將排氣供送到凈化室中；-用于在凈化室中將排氣轉(zhuǎn)化成被電離的氣體(即等離子體)的裝置，-用于使被電離的氣體分離成較重的分子和較輕的分子的裝置，較重的分子作為 基本呈液態(tài)的殘余物落下，即熔化物，較輕的分子形成經(jīng)凈化的氣體；-氣體收集裝置，其用于從凈化室收集氣體；-熔化物收集/抽取裝置，其用于從凈化室收集并抽取熔化物；該裝置的主要特征 在于用于將排氣轉(zhuǎn)化成電離氣體的裝置適于使放電通過電極之間的排氣。優(yōu)選地，所述凈化室具有適于促使流向出口的等離子體膨脹的逐漸發(fā)散 (diverging)的部分。特別地，逐漸發(fā)散的部分緊位于電極的上游，并且可能沿整個凈化室延伸。如已經(jīng) 陳述的，這個特征增加了經(jīng)凈化的氣體處于高溫的剩余時間，其通過延長氣體暴露于高溫 來阻止形成有害化合物。特別地，逐漸發(fā)散的部分是截頭圓錐形(frusto-conical)的部分。
優(yōu)選地，逐漸發(fā)散的部分的開口角度被設(shè)置在2度到6度之間，開口角度最好大約 為4度。優(yōu)選地，進口以這樣一種方式相對于內(nèi)表面取向穿過進口之后，排氣碰撞內(nèi)表 面，并經(jīng)歷由此的輔助排氣被變成等離子體的突然偏離。特別地，進口接收來自進口管的排 氣，進口管具有基本橫于凈化室的軸線的軸線。特別地，該電極對是第一對電極，并且凈化室包括-進一步的電極對；-進一步的電壓施加裝置，其用于施加進一步的電壓到進一步的電極對的進一步 的電極，以使得建立適于用來保持等離子體流的進一步的電場。有利地，用于冷卻經(jīng)凈化的氣體的熱交換器和/或用于清洗經(jīng)凈化的氣體的洗滌 器被布置在凈化室的出口的下游，如果有洗滌器，則其被布置在熱交換器的下游?？商鎿Q地，該設(shè)備可以包括冷卻和清洗裝置的組合的裝置。熱交換器可以具有在其冷卻部分上游的進口部分且在冷卻部分下游的出口部分。 有利地，熱交換器的橫截面積沿著經(jīng)凈化的氣體的流向而增加，以使得經(jīng)凈化的氣體在冷 卻部分之前或里面進一步膨脹，并且促進和/或增強氣體的冷卻。最優(yōu)選地，熱交換的進口部分是發(fā)散的進口部分，其用于輔助進一步膨脹，并且即 使在氣體接合熱交換器的真正的冷卻部分之前，其用于輔助由此的氣體的進一步的冷卻。 特別地，冷卻部分在預(yù)定的橫截面處、特別是在上游的橫截處具有擴大的橫截面積，其變化 范圍為凈化室的出口的三倍到七倍，優(yōu)選地，這個冷卻橫截面積是凈化室的出口的受限制 的橫截面積的五倍。優(yōu)選地，熱交換器具有適于輔助經(jīng)凈化的氣體進一步膨脹的進口部分，熱交換器 具有冷卻部分，冷卻部分的橫截面積的變化范圍為凈化室的出口的三倍到七倍，優(yōu)選大約 是出口的橫截面積的五倍。有利地，交換器包括管束，管束進而包括適于使經(jīng)凈化的氣體流動并在管內(nèi)被冷 卻的管。有利地，交換器包括具有孔的分送管道，該孔用于將冷卻液噴到與所述經(jīng)凈化的 氣體相對的所述冷卻部分的表面上，特別是所述管束的所述管的外表面上。優(yōu)選地，洗滌器具有洗滌室和布置在其中的多個線圈，特別是基本螺旋形的線圈， 多個優(yōu)選包括由線圈構(gòu)成的網(wǎng)，線圈具有用于噴射或霧化均勻地分布在洗滌室中的洗滌水 的孔。優(yōu)選地，該設(shè)備包括在凈化室中產(chǎn)生低氣壓的鼓風(fēng)機；剩余壓力優(yōu)選設(shè)置在5到 10絕對豪巴之間。


通過典型的但不是限制性的實施例的以下描述，參考附圖，本發(fā)明將更清楚，其 中圖1是流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的設(shè)備的橫截面視圖；圖3是圖2設(shè)備的沿凈化室的出口所做的另一橫截面視圖4是圖2設(shè)備的進一步的橫截面視圖，其示出被包含在圖2設(shè)備中的表面熱交 換器；圖5是根據(jù)本發(fā)明的可替換示例實施例的設(shè)備的橫截面視圖；圖6是示出沿圖2設(shè)備的典型溫度的圖表；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例實施例的設(shè)備的橫截面視圖，其中在凈化室中提 供兩對電極；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的管束的示例實施例；以及圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的進一步的示例實施例的設(shè)備的視圖。
具體實施例方式圖1概略示出了根據(jù)本發(fā)明的方法，其中提供預(yù)先布置用于處理排氣6的凈化室 1 (圖6)的步驟200，和在凈化室1中布置一對電極的步驟205，該對電極被連接到電壓施加 裝置19。該方法提供供送排氣6的步驟210，排氣6在電極19之間流動以形成等離子體焰 炬沈。從電極16開始，排氣6流動并擴散通過凈化室1并經(jīng)歷凈化步驟230。在步驟230 期間，發(fā)生分子變化以使得排氣6被轉(zhuǎn)化成-經(jīng)凈化的氣體7，其基本由存在于排氣6中的有機化合物的氧化產(chǎn)物組成，特別 是(X)2和蒸汽，可能還有大氣氮氣和少量的未被氧化的或部分被氧化的有機化合物；-基本呈液態(tài)的殘余物或熔化物23，其在熔化物去除步驟235中被收集并被排出， 并且之后通過優(yōu)選自然冷卻步驟236硬化以產(chǎn)生玻璃質(zhì)材料。通過硬化步驟236，熔化物 23吸收并處理如重金屬的污染物，其由此被減少到無害的狀態(tài)。在排氣凈化步驟230期間，和在從凈化室1抽取經(jīng)凈化的氣體7的步驟240之后， 排氣6/經(jīng)凈化的氣體7擴散(步驟230和步驟300)，其輔助從大約1600°C到大約100°C的 范圍變化的總體氣體冷卻。圖6還表示了步驟230和步驟M0，以及隨后的步驟沈0、步驟 270，在步驟270中發(fā)生進一步的氣體冷卻，圖6示出了設(shè)備300的整個氣體溫度變化。冷卻 步驟260發(fā)生在允許熱量恢復(fù)的熱交換器2中(圖2和圖9)，而步驟270在清洗設(shè)備(即 洗滌器幻中執(zhí)行，在冷卻步驟260之后，能量恢復(fù)仍然可能響應(yīng)于氣體溫度冷卻水討通 過接觸被冷卻但仍然較熱的氣體8而部分蒸發(fā)。換言之，清洗設(shè)備3還能夠被用作蒸汽產(chǎn) 生器。最后的氣體溫度必須低于100-150°C，以符合關(guān)于排放氣體到大氣中的當(dāng)?shù)匾?guī)定。如 虛線251所指示的，表面冷卻步驟260是在特定情況下發(fā)生的，并且總體冷卻73/74(圖6) 能夠在清洗設(shè)備中實施，像圖5的設(shè)備400 —樣。在任何情況下，經(jīng)清洗的氣體8帶有大量 的水，通常是液滴的形式，在通過風(fēng)扇4抽吸的步驟290和擴散/釋放到大氣中的步驟299 之前，為經(jīng)清洗的氣體8提供分離所攜帶的液體的步驟觀0。參考圖2、圖3和圖4，其示出了根據(jù)方法100的用于凈化排氣6的設(shè)備300。設(shè)備 300包括沿軸線10布置的五個連續(xù)階段-凈化室1；-管束交換器2；-洗滌器3；-風(fēng)扇或鼓風(fēng)機4;-擴散器5。
凈化室1在排氣進口 13與經(jīng)凈化的氣體出口 14之間延伸；進口 13位于供送噴嘴 11的一端。在凈化室1中布置一對電極16以使得排氣6被迫在它們之間通過。電極16分 別被連接到在它們之間施加電壓V的電壓施加裝置19。凈化室1具有逐漸發(fā)散的部分21，其在此實施例中被布置為緊位于容置電極的圓 柱形部分20的下游。換言之，逐漸發(fā)散的部分從位于所述電極(16)前側(cè)的較窄橫截面(17) 延伸到基本相當(dāng)于出口(14)的橫截面的較大橫截面(18)。作為優(yōu)選的實施例，逐漸發(fā)散的 部分21是截頭圓錐形的，并且具有應(yīng)該設(shè)置在2°到6°之間的開口角度α (圖7)，角度 α最好是大約4°。優(yōu)選地，部分20和21的橫截面是圓環(huán)形。特別地，出口 14(圖3)具 有邊緣22以允許形成被收集在整個凈化室1中的液體頂面23。能夠通過排放裝置(未示 出)排放這個頂面。電壓V適于在電極16之間產(chǎn)生電場Ε，以使得排氣被電離，即被轉(zhuǎn)化成等離子體， 即在凈化室1中產(chǎn)生等離子體焰炬沈，其沿著氣體流被導(dǎo)向出口 14。響應(yīng)于排氣污染物含 量，呈放電形式的電流產(chǎn)生于電極16之間。常規(guī)的預(yù)加熱裝置(未示出)還能夠被提供來在排氣6被供送到凈化室1之前或 在排氣6被供送到凈化室1的同時，將排氣6預(yù)加熱到輔助在電極16之間形成等離子體的溫度。進口噴嘴11優(yōu)選基本橫于凈化室1的軸線10，以使得排氣6碰撞內(nèi)表面觀，特別 是凈化室1的壁的內(nèi)側(cè)，并經(jīng)歷到軸線10的方向的突然偏離。這輔助引發(fā)并保持等離子體 焰炬沈。通過在凈化室1內(nèi)布置偏轉(zhuǎn)的表面能夠得到相同的結(jié)果。特別地，排氣6的有機化合物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，伴隨著氮氣或可能包含在 排氣6中的另一種惰性氣體。排氣6還可能包含被轉(zhuǎn)化成積聚在擴散部分21的較低部分 中的惰性熔化物的顆粒固體，產(chǎn)生由邊緣22容納的頂面23。如所期望的，熔化物從凈化室 1被排出，并被冷卻以產(chǎn)生嵌入有排氣6的金屬污染物(特別是重金屬)的玻璃質(zhì)材料。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的可替換示例實施例的設(shè)備400的橫截面視圖，其中電極 16以排氣6流過負極16的這樣一種方式被布置在進口噴嘴11的下游。如圖6所示，排氣6/經(jīng)凈化的氣體7經(jīng)歷了凈化氣體1中的相關(guān)冷卻71 溫度可 以從在焰炬沈開始處的1600°C變化到出口 14處的大約1400°C。通過由于發(fā)散形狀的部 分21而發(fā)生的氣體膨脹來輔助冷卻71。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的進一步的示例實施例的設(shè)備500，其中凈化室1沿著流動 方向在電極16下游包括進一步地兩個電極46。電極16分別被連接到在它們之間施加進一 步的電壓V’的電壓施加裝置19，進一步的電壓V’產(chǎn)生電場E’ (未示出)，適于將氣體6/7 保持在等離子體狀態(tài)，并引發(fā)進一步的焰炬流56或進一步延伸焰炬沈。這樣，凈化室1的 效率明顯地提高了。進一步的或甚至更進一步的電極對還可以被用在其中電極16和排氣 進口 11如圖5所示那樣布置的設(shè)備中。凈化室1的逐漸發(fā)散的部分21 (圖幻與管束熱交換器2的進口部分四相通。進 口部分四沿著經(jīng)凈化的氣體7的流向而強烈地發(fā)散，經(jīng)凈化的氣體7由此進一步膨脹；此 膨脹實現(xiàn)了多達大約100°C的進一步冷卻72，如圖6所示。交換器2包括圓柱形殼32和管束33，如在圖4的示例中，管束33能夠包括用于經(jīng) 凈化的氣體7的內(nèi)部通道的五個直管34。管34沿著殼32的方向布置；被同軸地布置在殼32里面的中央分送管道35被連接到冷卻流體供應(yīng)裝置(未示出)，例如水泵。如圖2所示， 管34和分送管道35被固定到管板37，管板37進而例如通過環(huán)縫焊接被連接到殼32。分 送管道35具有開口(未示出)以允許冷卻液流入管34外面的凹空(recess) 38中。為了 通過噴水來增強熱交換，能夠在開口處提供噴嘴。通過接觸管34的外部熱表面，冷卻液40 被部分轉(zhuǎn)化成通過開口 41和管道42從交換器2流走的蒸汽44，蒸汽44能夠通過管道42 被送到常規(guī)的裝置以恢復(fù)熱能。在交換器2里面沒有被蒸發(fā)的冷卻液45通過殼32的下部 開口 49和排水管道43從交換器2流走。如圖3和圖4所示，交換器2的管34提供總的氣體通道，其面積是凈化室1的出 口發(fā)散部分21的端口 14的通道面積的至少五倍。這允許考慮氣體7快速膨脹的同時流過 凈化室1與交換器2之間的進口區(qū)四，其中經(jīng)凈化的氣體7經(jīng)歷了下降到400°C的冷卻73， 400°C是最后被冷卻的氣體8的溫度。用于清洗被冷卻的氣體8的洗滌器3被布置在交換器2的下游。清洗通過由水供 應(yīng)網(wǎng)51供應(yīng)到一個或更多個分送水管52的水來實施，分送水管52沿洗滌器3的優(yōu)選圓柱 形的洗滌室59的母線布置。清洗水M通過噴嘴53優(yōu)選被噴射到洗滌室59中，噴嘴53在 洗滌室59里面產(chǎn)生穩(wěn)定的薄霧。當(dāng)流過洗滌器3的洗滌室59時，被冷卻的氣體8經(jīng)歷進一步的冷卻74(圖6)，降 到低于通常被設(shè)置在80°C到150°C之間的大氣氣體排放的容許限度的溫度。這是由進一步 的冷卻74所得到的經(jīng)清洗的氣體9的溫度。在洗滌器3的下游，提供擋板或除霧器57以 從經(jīng)清洗的氣體9去除水滴。在擋板或除霧器57的下游還提供收集和排放裝置58，以收集 和排放從經(jīng)清洗的氣體9去除的水。最后，提供用于在設(shè)備300里面提供真空度的鼓風(fēng)機4，以使得排氣6、經(jīng)凈化的氣 體7、被冷卻的氣體8和經(jīng)清洗的氣體9流過設(shè)備300并最后通過擴散器5的出口孔66被 排入大氣70中。參考圖8，其描述了根據(jù)圖2的交換器2的可替換示例實施例的管束熱交換器80。 在熱交換器80中，經(jīng)凈化的氣體7被向上引導(dǎo)。交換器80具有沿著經(jīng)凈化的氣體7的方 向強烈發(fā)散的進口部分75。進口部分75由殼限定，例如截頭圓錐形的殼76’。這一形狀允 許快速膨脹并由此快速冷卻經(jīng)凈化的氣體7。此外，交換器80包括圓柱形的殼76和包括多 個管77 (部分示出)的管束91，經(jīng)凈化的氣體7流過管77。與殼76’同軸的中央分送管道 78通過管道79連接到冷卻液95供應(yīng)裝置(未示出)，特別是水供應(yīng)裝置。管77和分送管 道78被固定到被連接到圓柱形殼76的兩個管板81的通孔96，兩個管板81中的一個如圖 8所示。沿分送管道78的母線，提供開口(未示出)以將冷卻液95釋放到在交換器80的 管77外面并由圓柱形殼76限定的凹空82中。這些開口能夠配備用于噴射冷卻液95的噴 嘴，以輔助熱交換。冷卻液95接觸熱管77的外表面并由此被部分轉(zhuǎn)化成汽化液體97，特別 是蒸汽；汽化液體97通過汽化液體出口 83抽出并流過管道84到常規(guī)的能量恢復(fù)裝置(未 示出)。沒有蒸發(fā)的冷卻液95通過與圓柱形殼76的下部開口 85配合的排水管86從凹空 82流出。最后，交換器80包括經(jīng)冷卻的氣體出口部分88，經(jīng)冷卻的氣體出口部分88能夠與 經(jīng)凈化的氣體進口部分75相對稱，并由截頭圓錐形的殼76”限定。在截頭圓錐形的殼76” 中，提供圓錐體89以從被冷卻的氣體8去除殘余的固體顆粒(未示出)。顆粒碰撞出口部
11分88的壁并由于重力落回。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例實施例的用于凈化排氣6的設(shè)備600的橫截面視 圖。設(shè)備600包括沿公共軸線10縱向延伸的五個連續(xù)布置的部分-凈化室1，其具有多個進口67和相應(yīng)的電極以分別產(chǎn)生對于處理大量排氣有用 的等離子體焰炬；-管束交換器2;-洗滌器3;-風(fēng)扇或鼓風(fēng)機4;-帶有氣體出口孔66的擴散器5。如圖1和圖7的凈化室1，凈化室1稍微發(fā)散，但由于清晰度的緣故未表示出開口 角度α。特別地，洗滌器3具有洗滌室93’，其中布置有由線圈93”構(gòu)成的網(wǎng)；提供通過線 圈93”的孔(未示出)，用于將清洗水噴射到室93’中并在它里面產(chǎn)生均勻的薄霧。對特定實施例的上述描述將根據(jù)概念性觀點完全揭示本發(fā)明，以使得其它人通過 應(yīng)用現(xiàn)有知識，將能夠修改和/或修正這些實施例的各種應(yīng)用，而不用進一步的研究并且 不脫離于本發(fā)明，并且由此被理解的是這些修正和修改將必須被認(rèn)為是與特定實施例等同 的。實現(xiàn)此處描述的不同功能的裝置和材料將具有不同的性質(zhì)，但出于此原因不脫離于本 發(fā)明的領(lǐng)域。被理解的是此處采用的措辭和術(shù)語是出于描述而非限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化排氣(6)的方法，所述方法包括以下步驟 預(yù)先布置凈化室(1)，所述室具有進口(1 和出口(14)； 在所述凈化室中布置電極(16)對；施加電壓(V)到所述電極(16)，以在所述電極(16)之間建立預(yù)定強度的電場(E)； 通過所述進口(1 將所述排氣(6)供送到所述凈化室(1)中； 在所述凈化室(1)中，將所述排氣(6)轉(zhuǎn)化成被電離的氣體( )，即等離子體；以及 使所述被電離的氣體分離成較重的分子和較輕的分子，所述較重的分子作為基本呈液 態(tài)的殘余物落下，所述基本呈液態(tài)的殘余物即熔化物(23)，所述較輕的分子形成經(jīng)凈化的 氣體(7)；通過所述出口(14)從所述凈化室(1)收集所述經(jīng)凈化的氣體(7)； 從所述凈化室(1)收集所述基本呈液態(tài)的殘余物03)，其特征在于所述將所述排氣(6)轉(zhuǎn)化成被電離的氣體06)的步驟是通過在所述凈化 室中使所述電極(16)之間的放電通過所述排氣(6)而實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使所述被電離的氣體分離的步驟是通過使所 述被電離的氣體06)通過所述凈化室(1)流向所述出口(14)時的膨脹而實現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述凈化室(1)具有橫截面并且所述膨脹是由所 述凈化室(1)的橫截面朝向所述出口(14)逐漸增加引起的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述經(jīng)凈化的氣體(7)的進一步膨脹由熱交換器 (2)的冷卻部分的進口部分(29)引起，特別地，所述冷卻部分具有擴大的橫截面積(T)，該 擴大的橫截面積(T)被設(shè)置為介于所述出口(14)的三倍到五倍之間，特別地，所述擴大的 橫截面積(T)是所述出口(14)的受限制的橫截面積(S)的大約五倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述排氣(6)碰撞接近所述電極(16)的所述凈化 室(1)的內(nèi)表面08)，以使得所述排氣(6)沿著進口方向(1 進入所述凈化室(1)，并沿 著預(yù)定的偏移方向突然變化，特別地，所述偏移方向橫于所述進口方向(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電極(16)對是第一電極對，并且提供以下進 一步的步驟在所述凈化室(1)中沿著所述氣體流06)在所述第一電極(16)對下游布置進一步的 電極(46)對；施加進一步的電壓(T)到所述進一步的電極(46)，以在所述進一步的電極06)之間 建立進一步的預(yù)定強度的電場(E’)，用于保持所述等離子體流06)；特別地，所述進一步的電極G6)對被布置為相對于所述第一電極(16)對成角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電極(16)對通過所述放電轉(zhuǎn)移能量至 所述排氣(6)，所述排氣(6)的每公斤雜質(zhì)需0.5-lKWh的所述能量，優(yōu)選每公斤雜質(zhì)需 0. 7-0. 9Kffh的所述能量。
8.一種用于凈化排氣(6)的設(shè)備(300、400、500、600)，所述設(shè)備包括凈化室(1)，所述室具有進口(13)和出口(14)，所述進口(13)和所述出口(14)具有 各自的預(yù)定的橫截面積(R、S)；電極(16)對，其位于所述凈化室(1)的里面；電壓施加裝置(19)，其用于給所述電極(16)施加電壓(V)，以在所述電極(16)之間建立預(yù)定強度的電場(E)；排氣供送裝置，其用于通過所述進口(1 將所述排氣(6)供送到所述凈化室(1)中；用于在所述凈化室中將所述排氣(6)轉(zhuǎn)化成被電離的氣體06)的裝置，所述被電離的 氣體06)即等離子體；用于使所述被電離的氣體分離成較重的分子和較輕的分子的裝置，所述較重的分子作 為基本呈液態(tài)的殘余物落下，所述基本呈液態(tài)的殘余物即熔化物(23)，所述較輕的分子形 成經(jīng)凈化的氣體(7)；氣體收集裝置，其用于從所述凈化室(1)收集所述氣體；熔化物收集/抽取裝置(22)，其用于從所述凈化室(1)收集和抽取所述熔化物03)，其特征在于用于將所述排氣(6)轉(zhuǎn)化成被電離的氣體06)的所述裝置適于使放電通 過所述電極(16)之間的所述排氣(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述凈化室(1)具有逐漸發(fā)散的部分(21)，特別 地，所述逐漸發(fā)散的部分緊位于所述電極的下游，所述逐漸發(fā)散的部分適于促使 流向所述出口(14)的所述等離子體膨脹。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備(300、400、500、600)，其中所述逐漸發(fā)散的部分是截頭 圓錐形部分(21)，特別地，所述截頭圓錐形部分具有被設(shè)置為介于2度到6度之間的 開口角(α)，更特別地，所述開口角(α)為大約4度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備(500、600)，其中所述電極(16)對是第一電極(16)對， 并且所述凈化室(1)包括由進一步的電極G6)構(gòu)成的進一步的電極對；進一步的電壓施加裝置(48)，其用于施加進一步的電壓(V’ )到所述進一步的電極 (46)，以建立適于保持所述等離子體流06-56)的進一步的電場(Ε’)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備(300)，其中具有冷卻部分(33、91)的熱交換器Ο、80) 被布置在所述凈化室(1)的所述出口(14)的下游，特別地，所述熱交換器Ο、80)具有沿著 所述經(jīng)凈化的氣體(7)的流向而增加的橫截面積，以使得所述經(jīng)凈化的氣體(7)在所述冷 卻部分(33、91)之前或里面進一步膨脹。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備(300)，其中所述熱交換器Ο、80)包括在所述冷卻部 分(33、91)上游的發(fā)散的進口部分09、75)，并且所述冷卻部分(33、91)具有擴大的橫截面 積(T)，所述擴大的橫截面積(T)為所述凈化室(1)的所述出口(14)的三倍到七倍，優(yōu)選所 述冷卻部分的所述擴大的橫截面積(T)是所述凈化室(1)的所述出口(14)的受限制的橫 截面積(S)的大約五倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備(300)，其中所述熱交換器(2、80)包括管(34、77)的束(33)，所述管束(33、91)適于使所述經(jīng)凈化的氣體(7)流動并在所述 管(34,77)內(nèi)被冷卻；分送管道(35、78)，所述分送管道具有用于將冷卻液(40、％)噴射在所述管(34、77)的 外表面上的孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備(600)，其中洗滌器C3)被布置在所述凈化室的下游， 所述洗滌器(3)具有洗滌室(93’ )和布置在其中的多個線圈(93”)，特別是基本螺旋形的 線圈(93”)，所述多個優(yōu)選包括由線圈構(gòu)成的網(wǎng)，所述線圈具有噴射或霧化均勻分布在所述洗滌室(93’ )中的洗滌水的孔。
全文摘要
一種用于凈化包含無機和有機污染物的排氣的等離子體方法和裝置。通過排氣(6)與由電壓(V)產(chǎn)生的電場(E)相互作用形成等離子體焰炬(26)，電壓(V)施加在被布置在凈化室(1)上游或沿凈化室(1)布置的一對或更多對電極(16)之間；電場導(dǎo)致發(fā)生放電，放電電離排氣(6)并引起原子/分子的重新分配，由此產(chǎn)生形成液體殘余物(23)的較長分子和形成經(jīng)凈化的氣體(7)的較短分子。氣體經(jīng)歷由凈化室的發(fā)散部分(21)引起的膨脹，并輔助排氣/經(jīng)凈化的氣體(6/7)的初步冷卻。提供管束交換器(2)，管束交換器(2)具有大于室的出口(14)的橫截面積，以允許進一步的膨脹/冷卻。洗滌器(3)被布置在交換器(2)的下游。
文檔編號B01D53/32GK102137705SQ200980133944
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者E·森諾, M·法比里 申請人:Re.Co2公司