爆炸废气的处理方法及装置的制作方法

专利名称：爆炸废气的处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种爆炸废气的处理方法及装置，具体涉及一种爆炸实验产生废气的处理方法及装置。
背景技术：
基于民用和军事工业的目的，常需要进行爆炸实验，爆炸实验后产生很多废气，其中含有各种对环 境和生态有害或火灾危险物质，如重金属气溶胶、N0x、 C0、 H2、 C02、 CH4等(其中N0x较难处理)，以 往这些爆炸产物被直接排放到大气中，对环境产生危害，如重金属气溶胶中的重金属可能被植物吸收并 进入人类食物循环中并积累，进而对周围人类身体健康产生伤害，NOx在大气中积累产生酸雨(雾)等， 另外爆炸产物具有异味，因此，爆炸产物必须进行处理。然而爆炸废气与其他NOx废气有着非常不同的 特点，现有处理NOx废气的成熟方法如碱液吸收、催化还原、等离子体技术等方法，均不能直接用于爆 炸产物的处理，如碱液吸收法产生大量废碱(盐)溶液，且盐类产物可能不稳定，很容易造成二次污染 或污染物转移，碱液吸收法也不能除去爆炸产物中的H2、 C0、 CH4等可燃物，尤其是碱吸收产生的大量 废碱(盐)液对于进行爆炸实验研究的机构是很大的负担，不能被其接受；成熟的催化还原法是在废气 中加入还原性气体如NH3、尿素等组分，在催化剂的作用下将NOx还原为N2，但现有的催化还原方法无 法直接应用于爆炸废气的处理，因为爆炸实验釆用间歇操作，每种爆炸废气的成分相差也很大，更为不 利的因素是爆炸容器气体置换时有害物含量随时间变化很大，爆炸实验研究机构对废气处理时间也有严 格要求，因此按初始浓度进行催化还原设计将导致设备庞大，对相关还原气设施、用电负荷要求均很高， 此外爆炸产物中含有较高浓度氧气，若配比不当，催化还原过程具有爆炸危险，最后NH3类还原剂具有 强烈刺激气味，也不能被建设方所接受，因此简单模仿现有催化还原技术不适合爆炸废气的处理。其它 方法如等离子体技术等耗能较高还处于研究阶段，尚未达到爆炸废气处理的实用要求。
本发明的目的就是设计一种适合于爆炸废气处理的方法及装置。

发明内容
本发明根据爆炸实验和爆炸废气的特点设计了如下处理方法，参考附图，爆炸废气处理装置包括旋 风分离器、高效过滤器、分子筛干燥器、N0x吸附器、N0x还原器、燃烧器、脱臭器、循环风机、电加 热器等设备，整个爆炸废气处理过程包括废气处理(吸附)过程、系统惰化过程、脱附还原过程以及废 气燃烧过程
a. 废气处理过程
爆炸废气1首先进旋风过滤器3,除去爆炸后产生的大的颗粒状物体如木屑、纸屑等；然后进高效 过滤器4,除去爆炸产物气溶胶中的重金属离子；再进入分子筛脱水器5脱水(蒸气)；而后进入N0x 吸附器6吸附N0x;吸附后气体进入脱臭器9脱臭；脱臭后的气体进入燃烧器13,燃烧后的气体14达 到排放标准，再经排气管排至大气。本过程直接对应于爆炸容器废气处理，能够适应爆炸废气处理过程 中的大流量、有害物质N0x浓度不断变化的特点。
b. 系统惰化过程
爆炸废气处理完毕后，切断废气处理装置进气l，向系统中充氮气2，使系统中氧气含量小于2%;
c. 脱附、还原过程
打开循环风机11，在循环风机11、气体电加热器7、 N0x还原器8、 N0x吸附器6间建立气体循环； 向系统中充入还原气体IO (含量小于5%);打开气体电加热器7，循环气体逐步升温，循环气体温度最 终控制在500。 C以下。在此过程中NOx被脱附并还原为N;。
持续运行 一 段时间后，N 0 x含量达到排放标准要求。
d. 还原气体燃烧过程
缓慢打开排气阀，同时打开燃烧器，循环气体开始泄压并进入燃烧器13，使还原气体燃烧，燃烧后 的气体14达到排放标准，再经排气管排至大气。


附图为本发明的工艺流程示意图。图中
I. 爆炸废气 2.氮气 3.旋风分离器 4.高效过滤器 5.分子筛干燥器
6. NOx吸附器7.电加热器 8. NOx还原器 9.活性炭脱臭器10.还原气
II. 循环风机 12.还原气(燃烧用)13.燃烧器14.排空 本发明的特点为
(1) 采用间歇操作的方法，爆炸废气的处理过程不会影响爆炸实验装置进行新的实验。即将爆炸 废气中的有害物质首先吸附在吸附材料上，爆炸实验装置内的废气可以迅速排除，不影响下 一次爆炸实验。吸附在吸附剂上的NOx采用还原气体将其脱附下来，然后用催化剂将其还原 为N" NOx的催化还原过程不影响爆炸实验。
(2) 将吸附过程和催化还原过程分开，有效防止了处理装置内氧气与还原气的直接混合，防止了 爆炸危险的可能，同时减少了还原剂的耗量。
(3) 催化还原过程和脱附过程匹配容易，减少了还原剂装填量。
(4) 对催化还原效率要求较低，可以采用较便宜的催化剂，且不影响有害物质去除效果。
(5) 催化还原过程容易控制。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明实例以某爆炸实验装置废气处理为例。该爆炸实验装置进行爆炸实验后产物为含有少量重金 属颗粒及NO、 N02等的有害物质的混合气体。表一为爆炸实验后爆炸装置内气体的组成。
首先进行废气处理过程的处理
爆炸废气1进旋风过滤器3，除去爆炸后产生的大的颗粒状物体如木屑、纸屑等；然后进髙效过滤 器4,除去爆炸产物气溶胶中的重金属离子；再进入分子筛脱水器5脱水；而后进入NOx吸附器6吸附 NOx;吸附后气体进入脱臭器脱臭9;脱臭后的气体进入燃烧器3,表二为燃烧后的气体M的组成，达 到排放标准，再经排气管排至大气。在此过程中NOx被吸附剂吸附后除去，CO、 H2、 C岀等成份在燃烧 器中被燃尽。表一、爆炸废气组成(分子筛干燥器后)
组分含量(体积百分浓度％)
H22. 50
Ar0. 89
028. 46
N255. 39
CO5. 52
CH40. 43
C0215. 20
c晶0. 11
N0、.1. 50
X~ 10. 00
注X包括微量水蒸气及其他组分表二、废气经过吸附处理后(燃烧器前)的组成
组分含量(体积百分浓度％)
H22. 54
Ar0. 90
o28. 60
N256. 23
CO5. 60
CH40. 44
C0215. 43
C2H20. 112
肌100 mg/Nm3
X~ 10. 148
注X包括微量水蒸气及其他组分
经过多次实验后，吸附剂的容量达到饱和，则进行脱附、还原处理。切断废气处理装置进气，向系 统中充氮气2，最终使系统中氧气含量小于2 / ;再打开循环风机ll，在循环风机ll、气体电加热器7、 N0x还原器8、 N0x吸附器6间建立气体循环；向系统中充入还原气体10 ( CA,，含量小于5%);打开气 体电加热器7，循环气体逐步升温，循环气体温度最终控制在500° C以下。在此过程中NOx被脱附并 还原为N2。 表三、废气经燃烧器后的污染物含量(排放口 )
组分___
C0 200 mg/Nm3
非甲烷总烃 120 mg/Nm'
N0' 120 mg/Nm3
注燃烧器后仅给出相应控制指标。 表四为持续运行3小时后，循环气的组成，NOx含量达到排放标准要求，缓慢打开排气阔，同时打 开燃烧器，循环气体开始泄压并进入燃烧器13，使还原气体燃烧，循环气燃烧后的气体14达到排放标准， 再经排气管排至大气。
表五为循环气燃烧后气体的组成，达到了国家排放标准的要求。
表四、持续运行3小时循环气的组成
组分_含量(体积百分浓度y。)
N2 95
肌_100 mg/Nm3
_表五、循环气燃烧后的污染物含量
组分_含量(体积百分浓度y。)
C0 200 mg/Nm3
非甲烷总烃 120 mg/Nm'
NO, 130 mg/Nnr'
注燃烧器后仅给出相应控制指标。
权利要求
1、爆炸废气的处理方法及装置，包括分离器、高效过滤器、分子筛干燥器、NOx吸附器、NOx还原器、燃烧器、脱臭器、循环风机、电加热器等部分，其特征在于，所述的方法包括以下步骤a、废气处理过程爆炸废气依次进旋风过滤器、高效过滤器、分子筛脱水器、NOx吸附器；NOx吸附后气体进入脱臭器，脱臭后的气体进入燃烧器燃烧后经排气管排放。b、系统惰化过程爆炸废气处理完毕后，切断废气处理装置进气，向系统中充氮气，使系统中氧气含量小于2％。c、脱附、还原过程打开循环风机，在循环风机、气体电加热器、NOx还原器、NOx吸附器间建立气体循环，再向系统中充入还原气体，打开气体电加热器，循环气体逐步升温，NOx被脱附并还原为N2。d、还原气体燃烧过程脱附、还原后气体经燃烧器燃尽还原气体后经排气管排放。
2、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于吸附过程前采用高效过滤器，用于除去废气中的重金属气溶 胶。
3、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于吸附过程前采用分子筛干燥器，用于除去废气中水蒸气。
4、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于采用燃烧器除去废气中的H2,C0，C出等可燃性物质。
5、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于系统在脱附、还原前，系统充氮气进行置换保护。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱附、还原为循环过程，且是程序升温和恒温过程。
7、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还原剂是间歇加入的。
全文摘要
爆炸废气的处理方法及装置，由分离器、高效过滤器、分子筛干燥器、NOx吸附器、NOx还原器、燃烧器、脱臭器、循环风机、电加热器等部分组成，包括以下步骤a.废气处理过程爆炸废气经旋风过滤器、高效过滤器、分子筛脱水器、NOx吸附器、脱臭器后的气体进入燃烧器燃烧后排放。b.系统惰化过程切断废气处理装置进气，向系统中充氮气，使系统中氧气含量小于2％。c.脱附、还原过程打开循环风机，在循环风机、气体电加热器、NOx还原器、NOx吸附器间建立气体循环，向系统中充入还原气体，打开气体电加热器，循环气体逐步升温，NOx被脱附并还原为N₂。持续运行后，NOx含量达到排放标准要求。
文档编号B01D53/00GK101352637SQ200810166220
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月21日 优先权日2008年9月21日
发明者任万忠, 冯咏梅, 周从章, 徐秀峰, 王文华, 旗 赵 申请人:烟台大学