一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器的制造方法_2

文档序号:9917942阅读:来源:国知局
用介电质放电或脉冲电晕电浆中的电子来冲击甲烷产生氢气及副产物,而本技术之发明主要配合低能耗射频电浆,可在常温低压环境,将烷气重组产制为甲烷与氢气。而反应腔体中不通入含氧原子之气体,可避免重组时二氧化碳及一氧化碳的生成。
[0013]另外,将触媒置于电浆反应器中,相较于单纯使用电浆重组之反应,对于甲烷转换率、氢气选择率、能量消耗等方面,皆有较佳的成果。但触媒会因为甲烷重组反应中所产生的碳而被遮蔽,进而受到影响并失去活性,利用射频电浆是减少碳生成的方法之一,于金属触媒存在下,可观察到射频电场效应可增加触媒活性、气体转换率及选择率、减少碳的生成及反应腔体所产生的热,而常见的触媒为过镀金属与贵重金属之奈米粒子。

【发明内容】

[0014]本发明旨在提供一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器,其主要针对钢材热处理厂内所使用的热处理连续炉与回转式淬火炉操作过程所产生之废气进行资源化一发电,本技术旨在将热处理设备所排放燃烧掉的废气进行电浆重组,并转化成可导入气体发电机再利用之气体,最终导入发电机引擎内进行发电,可以有效减少原来的废气排放问题,还可减低气体流量,进而能将原本浪费的热能,藉由发电机达到电能产制之回收再利用目的;本技术核心之低能耗常温电浆重组反应器,可将热处理制程尾气进一步能资源化,调整原来不易于导入气体发电机的混合气体组成,降低不适用于燃气引擎之碳氢化合物,进而转制成结构简单之甲烷及氢气,增进发电机之产电效益。而该电浆重组反应器是以低能耗之射频电浆源作为整体系统之核心元件,搭配适当的真空系统、温控系统、流量控制系统与触媒修饰发射电极,完成此燃气重组的工作,以利于气体发电机进行发电。
[0015]为了解决上述问题,本发明提供的热处理废气电浆重组发电方法采用了如下的技术步骤:
第一步:热处理设备的尾气生成:热处理设备的制程气体会因应各厂内的产品需求而调整,因此其制程尾气也会有所不同;
第二步:热处理设备的尾气预处理:对第一步产生的热处理设备尾气导入尾气预处理系统进行净化处理;
第三步:将预处理后的尾气导入电浆重组反应器进行重组反应:将上一步中进行预处理后的尾气导入电浆重组反应器,进行电浆重组,转制成结构简单的甲烷及氢气,以进行下一步的处理;
第四步:将第三步制得的气体导入燃气发电机进行发电:对于进行了第三步电浆重组后的热处理废气,由于大多数的碳氢化合物皆被电浆重组反应器转化成富含甲烷及氢气的可燃气体,直接将其导入燃气发电机进行发电。
[0016]优选的,所述第二步中尾气预处理系统包括鼓风机。
[0017]优选的,所述第二步中热处理设备的尾气是由热处理连续炉产生时,尾气需要结合水洗塔进行净化处理后即可进入第三步的处理。
[0018]优选的,所述第二步中热处理设备的尾气是由回转式淬火炉产生时,尾气首先用不锈钢球与PP不织布所组成之过滤器进行第一步净化处理,然后用水洗塔进行第二步净化处理后即可进入第三步的处理。
[0019]优选的,所述的电浆重组反应器,包括直流电源、冷却水系统、热电偶、涡轮分子栗、干式涡旋栗、匹配器、RF电源、电浆反应腔体,所述的电浆反应腔体的一侧安装有直流电源,所述的直流电源与阴极相连,所述的阴极安装在电浆反应腔体内侧,所述的阴极上安装有靶材,所述的电浆反应腔体的另一侧安装有RF电源和匹配器,所述的匹配器与阳极相连,所述的阳极上安装有基板,所述的电浆反应腔体通过阀门分别与涡轮分子栗和干式涡旋栗相连,所述的涡轮分子栗和干式涡旋栗通过阀门连接,所述的电浆反应腔体通过阀门与气体供应罐相连。
[0020]优选的,所述的电浆反应腔体由不锈钢制成。
[0021 ]优选的,所述的靶材和基材由不锈钢制成。
[0022]优选的,所述的靶材上覆盖奈米金属触媒。
[0023]优选的,所述的奈米金属触媒为钴、镍、钌、钯、铂中的任一种。
[0024]本发明的有益效果在于:本发明基于工厂对于热处理废气能源化的目标,将现有传统处理技术一废气燃烧取代为电浆重组处理技术,在常温条件下,采用低能耗之射频电浆,配合奈米金属触媒的采用,能有效将热处理废气重组为能源气体,再配合发电机的改良,将该气体连接至气体发电机进行发电,兼具低碳排放及能源化之效益。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的工作原理图。
[0026]图2为本发明提供的电浆重组反应器的优选的实施例。
[0027]图3为本发明提供的第一个优选实施例中气体进电浆前后成分的比例图。
[0028]图4为本发明提供的第二个优选实施例中气体进电浆前后H2的比例图。
[0029]图5为本发明提供的第二个优选实施例中气体进电浆前后CH4的比例图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步的说明。
[0031]如图1所示,本发明提供的热处理废气电浆重组发电方法的步骤和原理如下:
(1)热处理设备的尾气生成:
热处理设备的制程气体会因应各厂内的产品需求而调整,因此其制程尾气也会有所不同,但基本上之组成为:甲烷CH4、氮气N2、氢气H2、丙烷C3H8、一氧化碳⑶、二氧化碳⑶2、甲醇CH30H、其他碳氢化合物CnHm,此尾气可用燃烧之工序进行处理,但仍会排放大量二氧化碳之温室气体;
(2)热处理设备的尾气预处理:
对于热处理连续炉,其尾气组成近似于上述,不需要复杂的前处理,结合水洗塔之前处理即可由鼓风机导入电浆重组;然而对于回转式淬火炉,因其尾气有较高之油气与碳颗粒,前处理需配合不锈钢球与PP不织布所组成之过滤器作为前置处理单元,再配合后端之水洗塔,即为完整之废气前处理平台,然后由鼓风机;
(3)将预处理后的尾气导入电浆重组反应器进行重组反应: 对于热处理连续炉与回转式淬火炉的制程废气,前处理完成后即可导入进行电浆重组,并转化成可透过气体发电机再利用之气体,可以有效减少原来的废气排放问题,进而转化成发电机可使用的气体,达到回收再利用的目的;而此一低能耗常温电浆重组反应器,旨在将热处理制程尾气进一步能资源化,调整原来不易于导入气体发电机的混合气体组成,降低不适用于燃气引擎之碳氢化合物,进而转制成结构简单之甲烷及氢气,增进发电机之产电效益;而该电浆重组反应器是以低能耗之射频电浆源作为整体系统之核心元件,操作之功率在50W-200W间,再搭配适当的真空系统,先将真空度调整至I xlO—5-5 x 10—5 atm间抽去杂气,再通氮气,控制真空度达5 X 10—3 atm以下,以提升电浆系统之转化效率,而温控系统则维持反应腔体在25-35度间,配合以钴、镍、钌、钯、铂等奈米金属触媒修饰导电碳布(电阻〈0.1 Ω /cm2),作为发射电极,可提升重组转化效能,最后,在流量控制部分,依据燃气发电机需求调整气体流量,以能发电之最高流速为原则,完成燃气重组的工作,以利于气体发电机进行发电;
(4)将上三步制得的气体导入燃气发电机进行发电:对
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