CN103471115B - 带加热器的催化燃烧床炉芯结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带加热器的催化燃烧床炉芯结构，包括炉芯外围板以及其上端固装的上端板和其下端固装的下端板，其在炉芯外围板内设置一炉芯内围板，在炉芯内围板与炉芯外围板之间交替设置进气道以及出气道，进气道的进口设置在上端板上，进气道的出口设置在下端板与炉芯内围板之间，出气道的进口设置在上端板与炉芯内围板之间，出气道的出口设置在下端板上，在上端板中部的下面上设置有倒置四棱锥结构的导流罩，在进气道出口对应的炉芯结构内设置有加热器，该加热器固装在炉芯外围板上。本发明炉芯结构布置简单、有效提高炉芯结构本身的热效率，降低热损耗，提高热回收利用率，燃烧时炉芯结构内温度更加均匀，提高了燃烧效率以及净化率。
Description
技术领域
本发明属于催化燃烧床领域，尤其是一种带加热器的催化燃烧床炉芯结构。
背景技术
现有催化燃烧床炉芯结构通常由耐热钢板材或工业炉窑砌体材料制成围护结构，其主要处理PM2.5中对人们身体危害最大的工业可挥发有机污染物，现有炉芯结构中进出风口设于炉芯结构的上下两端，虽然现有结构能实现催化燃烧，但存在如下问题：1.炉芯结构本身热损耗大，热回收利用效率较低；2.炉芯结构内温度不均匀，总体呈中心部位温度高，边缘部位温度低，降低了工业可挥发有机污染物燃烧效率，影响催化燃烧的净化率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带加热器的催化燃烧床炉芯结构，该炉芯结构布置简单、设计科学合理、有效提高炉芯结构本身的热效率，降低热损耗，提高热回收利用率，燃烧时炉芯结构内温度更加均匀，提高了燃烧效率以及净化率。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种带加热器的催化燃烧床炉芯结构，包括炉芯外围板以及其上端固装的上端板和其下端固装的下端板，其在炉芯外围板内设置一炉芯内围板，在炉芯内围板与炉芯外围板之间交替设置进气道以及出气道，进气道的进口设置在上端板上，进气道的出口设置在下端板与炉芯内围板之间，出气道的进口设置在上端板与炉芯内围板之间，出气道的出口设置在下端板上，在上端板中部的下面上设置有倒置四棱锥结构的导流罩，在进气道出口对应的炉芯结构内设置有加热器，该加热器固装在炉芯外围板上。
而且，所述的导流罩为倒置的正四棱锥结构。
而且，所述的进气道与出气道的数量相同且均匀交替布置在炉芯内围板与炉芯外围板之间。
而且，所述的进气道截面积等于出气道截面积。
而且，所述的进气道截面积大于出气道截面积。
而且，所述的进气道截面积小于出气道截面积。
而且，所述的进气道采用矩形钢管且设置在炉芯外围板与炉芯内围板之间，出气道由其两侧的进气道矩形钢管壁、炉芯外围板以及炉芯内围板围成。
而且，所述的炉芯外围板截面为矩形或者正方形或者圆形，炉芯内围板截面为矩形或者正方形或者圆形。
而且，所述的加热器为电加热管组。
而且，所述的进气道截面为矩形或者方形或者扇形或者圆形或者环扇形，出气道截面为矩形或者方形或者扇形或者圆形或者环扇形。
本发明的优点和有益效果为：
1、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中加热器采用电加热管组，除了用于催化流程的前期预热外，有利于特殊情况下对催化燃烧床的辅助加热，加热速度快，效率高，设置在进气道出口位置，有利于充分燃烧，提高净化率。
2、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中在上端板中部的下面上设置有倒置四棱锥结构的导流罩，且该导流罩可以为倒置的正四棱锥结构，能够有效实现燃烧过的VOCs气体均匀进入出气道，有效提高催化燃烧床边缘部位温度，为实现高燃烧效率以及净化率打下基础。
3、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构包括炉芯外围板以及其上端固装的上端板和其下端固装的下端板，其在炉芯外围板内设置一炉芯内围板，在炉芯内围板与炉芯外围板之间交替设置进气道以及出气道，进气道的进口设置在上端板上，进气道的出口设置在下端板与炉芯内围板之间，出气道的进口设置在上端板与炉芯内围板之间，出气道的出口设置在下端板上，该种交替方式设置进气道以及出气道能够实现催化燃烧床炉芯底部四周均匀进气，从而使进入炉芯的工业可挥发有机污染物更加均匀的被吸附在催化剂陶瓷载体的表面、使炉芯内燃烧均匀、燃烧后的高温气体通过出气道向下回流均匀，使炉芯底部温度补偿均匀，克服了现有技术中催化燃烧床炉芯中心部位温度高，边缘部位温度低加热不均的缺点，提高了燃烧效率以及净化率。
4、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构采用交替方式设置进气道以及出气道，有效将催化燃烧热的回收利用发挥到极致。利用催化燃烧反应热对进入催化燃烧床的气体进行预热。该预热过程对于催化燃烧床内的气流而言属于逆流换热、对于由炉芯内围板和炉芯外围板形成的气道内流过的高温催化燃烧尾气而言属于顺流换热，进气道内的气体在三个方向上被加热，并使换热单元最大限度地靠近热源，减少热损失，提高换热效率，以保证催化燃烧床在正常燃烧时新进入的VOCs气体达到催化起燃温度，有助于维持催化燃烧过程稳定进行，减少甚至摆脱对辅助电加热的依赖。
5、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中催化燃烧产生的高温尾气沿出气道，即炉芯四壁回流至催化燃烧床下部出口的过程，对催化燃烧床边缘区域进行反哺加热，有助于催化燃烧床整体温度的保持和均匀，促使催化燃烧在整个催化燃烧床横断面分布均匀，提高催化燃烧净化率，并由此形成良性循环，利于催化燃烧持续稳定进行。
6、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中上端板上设置有一催化剂装填门，方便了催化燃烧床炉芯内催化剂的更换，提高了生产效率。
7、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中进气道与出气道的数量可以不同，也可以相同，进气道截面积可以等于出气道截面积，进气道截面积也可以大于出气道截面积，进气道截面积还可以小于出气道截面积，根据气候原因、VOCs气体处理量以及催化剂使用量来确定不同的进气道以及出气道之间的截面关系，使其更加适应不同情况的处理要求。
8、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中进气道采用矩形钢管且设置在炉芯外围板与炉芯内围板之间，出气道由其两侧的进气道矩形钢管壁、炉芯外围板以及炉芯内围板围成，该种方式设计能够减少设备制造过程的焊接变形和设备使用过程中的热应力和热变形，并有效减少钢材使用量，降低工程造价，为节能降耗新设计，完全达到处理要求。
9、本带加热器的催化燃烧床炉芯结构中炉芯外围板截面为矩形或者正方形或者圆形，炉芯内围板截面为矩形或者正方形或者圆形，进气道截面为矩形或者方形或者扇形或者圆形或者环扇形，出气道截面为矩形或者方形或者扇形或者圆形或者环扇形。该种结构变换主要适应不同形状的催化燃烧床外形，方便各种情况的设计。
10、本发明炉芯结构布置简单、设计科学合理、有效提高炉芯结构本身的热效率，降低热损耗，提高热回收利用率，燃烧时炉芯结构内温度更加均匀，提高了燃烧效率以及净化率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的仰视图；
图4为图1的A-A剖视放大图；
图5为图1的B-B剖视放大图；
图6为本发明的立体图（省略导流罩）。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种带加热器的催化燃烧床炉芯结构，包括炉芯外围板2以及其上端固装的上端板1和其下端固装的下端板4，其在炉芯外围板内设置一炉芯内围板10，在炉芯内围板与炉芯外围板之间交替设置进气道9以及出气道12，进气道的进口6设置在上端板上，进气道的出口11设置在下端板与炉芯内围板之间，出气道的进口8设置在上端板与炉芯内围板之间，出气道的出口7设置在下端板上，在上端板中部的下面上设置有倒置四棱锥结构的导流罩5，在进气道出口对应的炉芯结构内设置有加热器3，该加热器固装在炉芯外围板上，该加热器为电加热管组，进气道与出气道的数量相同且均匀交替布置在炉芯内围板与炉芯外围板之间，进气道与出气道的数量也可以不相同，所述的设置在炉芯内围板与炉芯外围板之间的处于对面的进气道与进气道可以一一相对应或者进气道与出气道一一相对应，本实施例附图6所示的进气道与出气道数量均为20个并且均匀交替布置在炉芯内围板与炉芯外围板之间，采用进气道与出气道一一相对应的方式，进气道截面积可以等于出气道截面积，进气道截面积也可以大于出气道截面积，进气道截面积还可以小于出气道截面积。为了节能降耗本催化燃烧床炉芯结构中的进气道采用矩形钢管且设置在炉芯外围板与炉芯内围板之间，出气道由其两侧的进气道矩形钢管壁、炉芯外围板以及炉芯内围板围成，炉芯外围板截面为矩形或者正方形或者圆形，炉芯内围板截面为矩形或者正方形或者圆形，进气道截面为矩形或者方形或者扇形或者圆形或者环扇形，出气道截面为矩形或者方形或者扇形或者圆形或者环扇形。
本发明在使用时VOCs气体流向为从上端板上的进气道进口通入，通过进气道流到催化燃烧床炉芯结构下方，遇下端板阻挡折返进入催化燃烧床炉芯内，经过催化剂陶瓷蜂窝载体的小孔进行燃烧，燃烧后的气体遇上端板下面的倒置四棱锥结构的导流罩均匀进入由出气道两侧的进气道矩形钢管壁、炉芯外围板以及炉芯内围板围成的出气道，从出气道出口流出。
本发明的实际运行效果验证：此新型催化燃烧床炉芯结构在实际使用中，经常规预热后，通入VOCs气体，催化燃烧发生后，切断电加热。在VOCs气体浓度符合最低起燃浓度的时段内，完全实现自持燃烧，无任何外加辅助热源，催化燃烧过程催化燃烧床温度短时间达到650℃，多数时间维持在350℃～450℃之间，燃烧稳定，波动较小。催化燃烧床上、中、下三个区域测温仪表读数接近，说明温度分布均匀，出口气体检测，VOCs浓度低于20ppm，说明催化燃烧净化率达到了理想水平。
Claims (10)
1.一种带加热器的催化燃烧床炉芯结构，包括炉芯外围板以及其上端固装的上端板和其下端固装的下端板，其特征在于：在炉芯外围板内设置一炉芯内围板，在炉芯内围板与炉芯外围板之间交替设置进气道以及出气道，进气道的进口设置在上端板上，进气道的出口设置在下端板与炉芯内围板之间，出气道的进口设置在上端板与炉芯内围板之间，出气道的出口设置在下端板上，在上端板中部的下面上设置有倒置四棱锥结构的导流罩，在进气道出口对应的炉芯结构内设置有加热器，该加热器固装在炉芯外围板上。
2.根据权利要求1所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的导流罩为倒置的正四棱锥结构。
3.根据权利要求1所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的进气道与出气道的数量相同且均匀交替布置在炉芯内围板与炉芯外围板之间。
4.根据权利要求1或3所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的进气道截面积等于出气道截面积。
5.根据权利要求1或3所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的进气道截面积大于出气道截面积。
6.根据权利要求1或3所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的进气道截面积小于出气道截面积。
7.根据权利要求1或3所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的进气道采用矩形钢管且设置在炉芯外围板与炉芯内围板之间，出气道由其两侧的进气道矩形钢管壁、炉芯外围板以及炉芯内围板围成。
8.根据权利要求1所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的炉芯外围板截面为矩形或者圆形，炉芯内围板截面为矩形或者圆形。
9.根据权利要求1所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的加热器为电加热管组。
10.根据权利要求1所述的带加热器的催化燃烧床炉芯结构，其特征在于：所述的进气道截面为矩形或者扇形或者圆形或者环扇形，出气道截面为矩形或者扇形或者圆形或者环扇形。
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