CN103574625A

CN103574625A - 催化燃烧炉

Info

Publication number: CN103574625A
Application number: CN201310473959.2A
Authority: CN
Inventors: 李庆彪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: CN103574625B

Abstract

本发明提供了一种催化燃烧炉，本发明的催化燃烧炉利用催化蓄热体的催化、储热作用；以及螺旋板式换热系统。本发明的催化燃烧炉节省能源，降低了处理成本，提高了使用安全性和提高了自动化程度。废气处理率可达99％以上。

Description

催化燃烧炉

技术领域

本发明涉及一种环保领气体治理的机械设备，特别涉及一种挥发性有机化合物气体冶理的催化燃烧炉。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOC)是指在常温下饱和蒸气压约大于70Pa、常压下沸点低于260℃的有机化合物。这些易挥发性物质是石油化工、制药工业、印刷工业、涂料装饰业、表面防腐等行业排放废气中的主要污染物。

VOC的危害主要表现在以下两个方面，一是大多数VOC有毒、有恶臭，对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变。二是VOC可破坏大气臭氧层，产生光化学烟雾以及导致大气酸性化。

对于VOC废气的治理，主要有直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法反应温度多在1000℃以上，能耗高，易产生Cl₂、COCl₂、NO_X、多氯二苯呋喃等有毒副产物。而这些物质对环境的危害更大。催化燃烧法是借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度(200～400℃)条件下，发生无焰燃烧，燃烧温度(300～500℃)，并氧化分解为CO₂和H₂O，同时放出大量热能。其反应过程为：

催化燃烧具有以下的特点：

1、起燃温度低，节省能源。起燃温度(200～400℃)条件下，发生无焰燃烧，燃烧进行后可利用余热维持燃烧，不在消耗能源，燃烧温度为300～500℃。

2、适用范围广，催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体，即它适用于浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分，又没有回收价值的废气，采用吸附-催化燃烧法的处理效果更好。

另外，催化燃烧处理效率高，无二次污染。催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧活性用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行，用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95％以上，最终产物为无害的CO₂和H₂O，杂原子有机化合物还有其他燃烧产物，因此无二次污染问题。此外，由于温度低，能大量减少NO_X的生成。

催化燃烧技术的关键在于燃烧炉和催化剂，目前的催化燃烧炉有以下几个方面的不足：一、换热器采用较为简单的固定板式设计，进排气管道过长、阻力大，对VOC的浓度一定要求，对于低浓度的VOC废气需要提高浓度才能处理，对收集的废气进行预处理必然会提高处理成本；另外提高浓度常用的方法是用活性炭吸附浓缩反吹进行预处理，这种方式时间长，有时会长达24h，而对饱吸了VOC废物的活性炭失活后的处置还会对环境造成二次污染。且提高废气浓度后易接近其闪点和焊炸极限，有灾害隐患。二、现有催化燃烧炉采用固定式的设计方式换热效率不高，气体运动的相对阻力较高。三、为了保证催化剂的活性，在燃烧过程中，当催化剂的温度过高时，需要对其进行冷却，常用的方法是在催化燃烧炉的顶部补冷风进行冷却，这种方式会将催化燃烧炉中的VOC气体反吹出炉体对环境造成污染。四、对催剂块的清洗和更换不方便，需人工从炉体中将固定好的催化剂块取出，费时费力。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种催化燃烧炉。本发明的催化燃烧炉利用催化蓄热体的催化、储热作用；以及螺旋板式换热系统。在本发明中，催化蓄热体主要处理VOC气体、螺旋板式的进气-排气换热系统主要是利用燃烧处理后的高温净化气体给VOC气体加热，这样节省了能源。旋转燃烧室热量的储存和释放以及控制系统的主要作用是控制VOC的启燃温度及燃烧后产生的热量。

在本发明的一种实施方式中，催化燃烧炉包括支架，支架上安装轴承座、小车轨道、小车、键以及炉体；炉体包括催化体架，催化蓄热体，燃烧室隔热层，换热器固定架，换热器固定支座，换热器，换热器隔热层，和密封端盖；催化蓄热体固定在催化体架上，与燃烧室一起形成两端封闭的旋转体，旋转体通过动密封配合安装在换热器的内部；炉体通过传动系统做旋转运动。

在本发明的一种实施方式中，本发明中包括圆柱分布的催化蓄热体，催化蓄热体是用于VOC净化燃烧的催化剂，其具有在一定燃料／空气比下起燃温度低、转化率高、低温高活性、寿命长等特性。催化蓄热体所使用的载体应具有大比表面积、低阻力、耐高温和热稳定性等性能。目前，VOC净化催化剂一般有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和贵金属-过渡金属氧化物催化剂，催化蓄热体是用这类物质做成的块状结构。

在本发明的一种实施方式中，本发明还包括螺旋板式的进气-排气换热系统；用于废气处理的旋转式的燃烧室；传动系统，其包括电机、齿式步带传动等其它辅助系统。

在本发明的一种实施方式中，多块催化蓄热体固定在催化体架上，与燃烧室一起形成两端封闭的旋转体；旋转体在齿式步带的带动下做旋转运动。

在本发明的一种实施方式中个，进气-排气管道加工成交辍螺旋板式结构，其一端与旋转体的多块催化蓄热体形成进气管道；另一端与旋转体的多块催化蓄热体形成排气管道；两端采取动密封。螺旋板式管道的外表面，分别引出进气和排气口，进气口为VOC气体的进入口；排气口可以与大气联接。

在本发明的一种实施方式中，在燃烧炉的两端通过盖板放入隔热材料完成对燃烧室及换热系统的隔热。

在本发明的一种实施方式中，减速电机通过齿式带传动机构、整体轴承座使旋转体以一定速度转速旋转。小车沿轨道可以将旋转体拉出，进行清洗催化蓄热体及更换蓄热体。换热系统用法兰固定在支架上，旋转体通过动密封配合安装在换热器的内部，支架、轴承座、小车轨道用螺栓安装在底座上。

本发明的催化燃烧炉设计充分体现了催化燃烧的气-固相催化反应的特点，通过电加热方式，在设备稳定运行后可利用燃烧处理后的高温净化气体余热，给VOC气体加热，使其自持燃烧。本发明的催化燃烧炉节省能源，本发明的催化燃烧炉使用螺旋板式的进气-排气换热系统；用于废气处理的旋转式燃烧室的设计使得燃烧炉体积相对较小，可处理较低浓度的VOC气体，减小了阻力，提高了炉内允许通过的气流量，降低了处理成本，提高了使用安全性；圆柱分布的催化蓄热体设计结合螺旋板式的进气-排气换热系统，提高换热效率，避免冷却催化剂过程中的二次污染；解决清洗、更换催化剂块烦琐的问题，提高了自动化程度。废气处理率可达99％以上。本发明的催化燃烧炉达到了低成本、高效、节能环保的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1.本发明的催化燃烧炉的主视图；

图2.本发明的催化燃烧炉的俯视图。

具体实施方式

为了使本领域技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下实施例中所提到的方位用语，例如：上、下、左、右、前、后等，仅是参考附图的方向；因此使用的方位用语是用来说明并非限制本发明。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如在图1和2中所示，在本发明的催化燃烧炉包括支架1，支架1上安装轴承座2、小车轨道16、小车17、键5以及炉体。炉体通过整体轴承3和主动轴4与从动轴18的连接，安装在轴承座2上。炉体包括：催化体架6，催化蓄热体7，燃烧室隔热层12，换热器固定架9，换热器固定支座14，换热器10，换热器隔热层13，和密封端盖8。12块催化蓄热体7固定在催化体架6上，与燃烧室一起形成两端封闭的旋转体。炉体在齿式步带的带动下做旋转运动。进气-排气管道加工成交辍螺旋板式结构，螺旋板式管道的外表面，分别设置VOC气体入口15和出气口11。VOC气体入口15一端与旋转体的4块催化蓄热体形成进气管道；出气口11与旋转体的4块催化蓄热体形成排气管道。

VOC气体通过进气口15进入旋转炉体，通过电加热，炉体到达催化燃烧温度后与催化剂发生反应分解，同时产生热量，热量可保证自持燃烧，经热交换后通过出气口11排放。

在燃烧炉的两端通过盖板放入隔热材料完成对燃烧室及换热系统的隔热。

5.5KW减速电机通过齿式带传动机构、整体轴承座使旋转体以3r／min转速旋转。小车沿轨道可以将旋转体拉出，进行清洗催化蓄热体及更换蓄热体。燃烧炉的整体结构是换热系统用法兰固定在支架上，旋转体通过动密封配合安装在换热器的内部，支架、轴承座、小车轨道用螺栓安装在底座上。

应该理解到披露的本发明不仅仅限于描述的特定的方法、方案和物质，因为这些均可变化。还应理解这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式方案的目的，而不是意欲限制本发明的范围，本发明的范围仅受限于所附的权利要求。

本领域的技术人员还将认识到，或者能够确认使用不超过常规实验，在本文中所述的本发明的具体的实施方案的许多等价物。这些等价物也包含在所附的权利要求中。

Claims

1.一种催化燃烧炉，其特征在于：其包括支架，支架上安装轴承座、小车轨道、小车、键以及炉体；炉体包括催化体架，催化蓄热体，燃烧室隔热层，换热器固定架，换热器固定支座，换热器，换热器隔热层，和密封端盖；催化蓄热体固定在催化体架上，与燃烧室一起形成两端封闭的旋转体，旋转体通过动密封配合安装在换热器的内部；炉体通过传动系统做旋转运动。

2.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：还包括螺旋板式的进气-排气换热系统。

3.根据权利要求2所述的催化燃烧炉，其特征在于：在所述螺旋板式的进气-排气换热系统中，进气-排气管道加工成交辍螺旋板式结构，其一端与旋转体的多块催化蓄热体形成进气管道；另一端与旋转体的多块催化蓄热体形成排气管道；两端采取动密封；螺旋板式管道的外表面，分别引出进气口和排气口。

4.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：在燃烧炉的两端通过盖板放入隔热材料完成对燃烧室及换热系统的隔热。

5.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：小车沿小车轨道可以将旋转体拉出，进行清洗催化蓄热体及更换蓄热体。

6.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：所述催化蓄热体是用贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和贵金属-过渡金属氧化物催化剂做成的块状结构。

7.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：所述催化蓄热体是圆柱分布的。