CN106268311B - 一种蜂巢状层流-推流式光催化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蜂巢状层流‑推流式光催化反应器。该反应器包括箱体、进气口、排气口和蜂巢状光催化反应模块；所述进气口、排气口设置于箱体上，所述蜂巢状光催化反应模块位于箱体的内部；所述蜂巢状光催化反应模块包括反应通道，线光源，灯座，灯座支架、卡和槽；反应通道由蜂巢状反应基板通过折叠形成，且所述反应通道截面为正六边形；反应通道的内壁涂覆有光催化剂；所述灯座支架固定于反应通道的两端，所述灯座支架中心设置有灯座，所述线光源固定于灯座上，且线光源贯穿于反应通道的中轴线。本发明将单个蜂巢状光催化反应模块设计成正六边形孔道结构，催化剂涂覆于反应通道内壁，线光源置于通道中轴线，光线分布均匀，提高光源和催化剂利用率。

Description

一种蜂巢状层流-推流式光催化反应器

技术领域

本发明涉及废气和空气净化领域，具体涉及一种蜂巢状层流-推流式光催化反应器。

背景技术

光催化技术是一种很有前景的工业废气或空气净化技术。对于光催化的实际应用来说，光催化反应器结构的合理与否直接影响光催化净化的效果。目前市面上常见的工业级光催化反应器多采用箱式结构，将若干涂覆有催化剂的滤网与气流方向垂直放置，紫外灯管置于相邻的两张滤网之间。这种结构中紫外灯发射的大多数光子不是垂直照射到催化剂滤网上的，并且有一部分紫外光照射在相邻两块催化剂滤网之间的区域，导致光源和催化剂的利用率都不高。

在小试实验中应用较多的圆环形反应器，由于光源位于圆环的中轴线，反应器内壁各部受光均匀，涂覆与内壁上的催化剂利用率高。但是为了保证催化及表面足够的辐照强度，反应器的直径不宜过大，故单个圆环形反应器处理气量受限。关键是，圆形反应器若并联使用，圆环与圆环之间必然存在缝隙，导致布气难度加大，废气容易从缝隙处不经净化直接排放，且反应器空间利用效率低，结构复杂，成本高等问题，限制了其工业化实际应用。

本发明将单个反应基板设计成正六边形反应通道，催化剂涂覆于通道内壁，线光源置于通道中轴线，类似于圆环形反应器，反应器内壁各部受光均匀，光催化剂和光源利用率高。六边形的结构非常适合相互拼接，可根据处理气量的大小增减反应模块，形成一套蜂巢结构的反应基板，解决了限制传统圆环形反应器不利于实际应用的问题。同时，蜂巢状通道为模块化和可拆卸化设计，便于催化剂的涂覆和安装检修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时提高光催化剂和光源的利用效率的蜂巢状光催化反应器。

本发明的又一目的在于提供一种模块化，便于根据实际需要增加或减少反应模块单元，拆装方便的光催化反应器。

本发明又一目的在于提供一种应用上述反应器的废气或空气净化装置。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种蜂巢状层流-推流式光催化反应器，包括箱体、进气口、排气口和蜂巢状光催化反应模块；所述进气口、排气口设置于箱体上，所述蜂巢状光催化反应模块位于箱体的内部；

所述蜂巢状光催化反应模块包括反应通道，线光源，灯座，灯座支架、卡(凸起状)和槽；所述反应通道由蜂巢状反应基板通过折叠形成，且所述反应通道截面为正六边形；所述反应通道的内壁涂覆有光催化剂；所述灯座支架固定于反应通道的两端，所述灯座支架中心设置有灯座，所述线光源固定于灯座上，且线光源贯穿于反应通道的中轴线；一个涂有催化剂的反应通道与光源及其他附件构成一个反应模块，反应模块之间通过卡和槽连接，可按现场需要增减通道个数；所述线光源作为光能的提供者，位于每个反应模块的中轴线位置，其形式可包括灯管、光纤、LED阵列等；所述的灯座和灯座支架，用于固定线光源。受污染的气体沿反应通道以层流方式向前推进，污染物逐步降解，浓度由高至低，通过调节反应器的长度，高效节能降解，实现达标排放。

进一步地，所述蜂巢状反应基板由若干个截面为正六边形的反应通道组成，光催化剂涂覆于反应通道的内壁，一个涂有催化剂的反应通道与光源及其他附件共同构成构成一个反应模块，模块与模块之间通过卡和槽连接（若后期无需拆装，也可直接焊接），可按现场需要增减模块个数。

进一步地，所述的蜂巢状反应基板为金属或陶瓷；蜂巢状反应基板的形式为泡沫网、冲孔板、无孔平板；所述泡沫网包括泡沫镍、泡沫铝。

进一步地，所述正六边形的外接圆直径根据光源强度及污染物进行调整，变动范围为10mm~800mm。通过减小通道直径提高光源的利用率并增大通过的废气与基板上的光催化剂的接触几率；通过增大孔径来减小废气的过流阻力；通过合理设定孔径实现对废气的导流布气。综上，通过合理调节反应通道的孔径以实现光源、催化剂利用率，风阻大小和导流布气功能的平衡。

进一步地，所述的线光源包括紫外光和可见光，所述的线光源包括灯管、光纤或LED阵列。

进一步地，还包括灯头；所述灯头以卡扣形式与固定在灯座支架上的灯座相连；线光源的发光部位通过在反应通道内设置辅助支架来固定。所述蜂巢状光催化反应模块的大小和数量应根据污染气体的浓度和气量进行调整，模块化设计可实现标准化生产、安装和维护。

进一步地，所述的灯座支架由2个同心环内环和外环组成，内环用于固定灯座，外环为正六边形，所述外环上有卡扣，与相邻灯座支架连接；所述内外两环之间留有通风孔道。

进一步地，所述的反应通道之前通过卡槽连接，线光源借助灯座与灯管支架相连，而灯管支架之间以卡扣方式连接。该结构可以实现所有的反应通道与所有的灯管及其附属部件既能作为2个整体彼此分离，又能作为若干个体单独分离。

进一步地，还包括法兰、检修门、门把手、多块挡板、筋条和辅件；所述法兰作为预留接口设置于进气口和排气口上；所述检修门设置于箱体上；所述门把手设置于检修门上；所述箱体内壁与蜂巢状光催化反应模块之间设置有多块挡板；所述多块挡板的形状与蜂巢状光催化反应模块吻合；所述蜂巢状反应基板上设置有筋条；所述辅件焊接在蜂巢状反应基板的端口处。

进一步地，所述箱体的外形包括矩形和圆形管状结构。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.将单个光催化反应模块设计成正六边形孔道结构，催化剂涂覆于反应通道内壁，线光源置于通道中轴线，光线分布均匀，提高光源和催化剂利用率，降低能耗和催化剂用量。

2.可通过设定不同的空腔尺寸，实现污染气体和催化剂的接触机率与反应器风阻之间的平衡，并实现导流和布气功能。

3.反应模块之间通过卡扣连接，可根据处理气量的大小增减反应模块数量，并可根据现场条件组合成不同形状，适应性强。灯座之间通过各自的支架以卡扣形式连接，既可实现对某根灯管的单独检修和跟换，又可以将所有灯管从反应器中整体分离，维护方便。同时，整个蜂巢状反应基板也可以从反应器中整体分离，便于对失活催化剂的去除和新催化剂的整体涂覆。

附图说明

图1为实施例1的蜂巢状光催化反应器的立体示意图。

图2为实施例1的蜂巢状光催化反应器的分解示意图。

图3为实施例1的单个蜂巢状光催化反应模块的分解示意图。

图4为实施例1的多个蜂巢状光催化反应模块卡槽连接方式示意图。

图5为实施例2的蜂巢状光催化反应器的立体示意图。

图6为实施例3的蜂巢状光催化反应器的分解示意图。

图中各个部件如下：

箱体1、进气口2、法兰3、排气口4、检修门5、门把手6、多块挡板7、蜂巢状光催化反应模块8、蜂巢状反应基板9、筋条10、卡11、槽12、线光源13、灯头14、辅件15、灯座16、灯座支架17。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

本发明的机构如下：

一种蜂巢状层流-推流式光催化反应器，包括箱体1、进气口2、排气口4和蜂巢状光催化反应模块8；所述进气口2、排气口4设置于箱体1上，所述蜂巢状光催化反应模块8位于箱体1的内部；所述蜂巢状光催化反应模块8包括反应通道，线光源13，灯座16，灯座支架17、卡11和槽12；所述反应通道由蜂巢状反应基板9通过折叠形成，且所述反应通道截面为正六边形；所述反应通道的内壁涂覆有光催化剂；所述灯座支架17固定于反应通道的两端，所述灯座支架17中心设置有灯座16，所述线光源13固定于灯座16上，且线光源13贯穿于反应通道的中轴线；一个涂有催化剂的反应通道与光源及其他附件构成一个反应模块，反应模块之间通过卡11和槽12连接。所述的蜂巢状反应基板9为金属或陶瓷；蜂巢状反应基板9的形式为泡沫网、冲孔板、无孔平板；所述泡沫网包括泡沫镍、泡沫铝。所述的六边形反应通道直径范围为10mm~800mm。所述的线光源包括紫外光和可见光，所述的线光源包括灯管、光纤或LED阵列。还包括灯头14；所述灯头14以卡扣形式与固定在灯座支架上的灯座相连；线光源的发光部位通过在反应通道内设置辅助支架来固定。所述的灯座支架由2个同心环内环和外环组成，内环用于固定灯座，外环为正六边形，所述外环上有卡扣，与相邻灯座支架连接；所述内外两环之间留有通风孔道。还包括法兰3、检修门5、门把手6、多块挡板7、筋条10和辅件15；所述法兰3作为预留接口设置于进气口2和排气口4上；所述检修门5设置于箱体1上；所述门把手6设置于检修门5上；所述箱体1内壁与蜂巢状光催化反应模块8之间设置有多块挡板7；所述多块挡板7的形状与蜂巢状光催化反应模块8吻合；所述蜂巢状反应基板9上设置有筋条10；所述辅件15焊接在蜂巢状反应基板9的端口处。所述箱体1的外形包括矩形和圆形管状结构。

实施例1

附图1-4给出了蜂巢状光催化反应器的第一种实施方式。该实施例中的蜂巢状光催化反应器由矩形箱体、检修门、反应基板、灯管及其附件构成。

箱体1用于安置蜂巢状光催化反应模块8，箱体1的内部设置多块挡板7，其形状与反应模块吻合，用以固定反应模块的位置，同时阻止废气从反应模块周围的缝隙中通过。废气从进气口2进入箱体1，经过进风口2的初效过滤装置（如无纺布）过滤后，进入蜂巢状光催化反应模块8，经过净化后，由排气口4排出。进气口2和排气口4上的法兰3作为预留接口，分别用来与废气收集系统和废气排放系统的管路连接。

上述反应器的进气端和出气端均设有检修门5，检修门5的最大开合角度为120°，方便初效过滤器及反应模块的更换和检修。检修门上设有门把手6，进气口2和出气口分为位于各自的检修门中心位置。本实施例中检修门为单边开门方式，检修门5与箱体1的连接处设有压条，以保证气密性。

蜂巢状光催化反应模块8是蜂巢状光催化反应器的核心，主要由六边形的蜂巢状反应基板9、线光源13和灯管支架17组成。本实施例中反应基板9为金属薄板，为增加其机械强度需在薄板上冲压出筋条10。在蜂巢状反应基板9的3个不相邻侧面上设有卡11，在另3个不相邻侧面上设有槽12。安装时，如图4，将下一个六边形反应基板一侧上的卡（槽）与上一个六边形反应基板上的槽（卡）相连，直至安装完所有模块；蜂巢状反应基板9的内壁涂覆有TiO₂。

所述线光源13在此例中为紫外灯管，安装于蜂巢状光催化反应模块8的中轴线位置。灯头14以卡扣形式与灯座16相连。灯座支架17用于支撑灯座16，在灯座支架的侧边设有卡扣，可与相邻灯座支架连接。辅件15焊接在蜂巢状反应基板9的端口处，用以辅助灯座支架17与蜂巢状反应基板9的连接。

实施例2

附图5给出了蜂巢状光催化反应器的第二种实施方式。该实施例中的蜂巢状光催化反应器由矩形箱体、检修门、反应基板、灯管及其附件构成。

本实施例中，唯一的检修门5位于箱体1的顶部，检修门5的最大开合角度为180°，检修门5与箱体1的连接处设有压条，以保证气密性。为了方便从顶部直接吊装，本例中蜂巢状光催化反应模块8之间以焊接方式连接。

其他部件及其连接关系与实施例1相同。

实施例3

附图6给出了蜂巢状光催化反应器的第三种实施方式。该实施例中的蜂巢状光催化反应器由箱体、检修门、反应基板、灯管及其附件构成。

本实施例中，箱体1为圆形管状结构，其直径与待处理气体的收集风管管径相同，其进气口2和排气口4上均设置有法兰3。安装方式为将反应器作为一截风管直接安装到收集管路中，通过进出风口的法兰3与风管连接。

本例中只设置一个蜂巢状光催化反应模块8置于箱体中，也可设置多个反应模块，各反应间以焊接方式连接。

检修时，将整个反应器从收集管路中卸下后，方可检修。

其他部件及其连接关系与实施例1相同。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种蜂巢状层流-推流式光催化反应器，其特征在于，包括箱体（1）、进气口（2）、排气口（4）和蜂巢状光催化反应模块（8）；所述进气口（2）、排气口（4）设置于箱体（1）上，所述蜂巢状光催化反应模块（8）位于箱体（1）的内部；

所述蜂巢状光催化反应模块（8）包括反应通道，线光源（13），灯座（16），灯座支架（17）、卡（11）和槽（12）；所述反应通道由蜂巢状反应基板（9）通过折叠形成，且所述反应通道截面为正六边形；所述反应通道的内壁涂覆有光催化剂；所述灯座支架（17）固定于反应通道的两端，所述灯座支架（17）中心设置有灯座（16），所述线光源（13）固定于灯座（16）上，且线光源（13）贯穿于反应通道的中轴线；一个涂有催化剂的反应通道与光源及其他附件构成一个反应模块，反应模块之间通过卡（11）和槽（12）连接；

所述的线光源包括紫外光和可见光，所述的线光源包括灯管、光纤或LED阵列；

还包括灯头（14）；所述灯头（14）以卡扣形式与固定在灯座支架上的灯座相连；线光源的发光部位通过在反应通道内设置辅助支架来固定；所述蜂巢状光催化反应模块的大小和数量应根据污染气体的浓度和气量进行调整，模块化设计可实现标准化生产、安装和维护；

所述的灯座支架由2个同心环内环和外环组成，内环用于固定灯座，外环为正六边形，所述外环上有卡扣，与相邻灯座支架连接；内外两环之间留有通风孔道。

2.根据权利要求1所述蜂巢状层流-推流式光催化反应器，其特征在于，受污染的气体沿反应通道以层流方式向前推进，污染物逐步降解，浓度由高至低，通过调节反应器的长度，高效节能降解，实现达标排放。

3.根据权利要求1所述蜂巢状层流-推流式光催化反应器，其特征在于，所述的蜂巢状反应基板（9）为金属或陶瓷；蜂巢状反应基板（9）的为泡沫网、冲孔板、无孔平板；所述泡沫网包括泡沫镍、泡沫铝。

4.根据权利要求3所述蜂巢状层流-推流式光催化反应器，其特征在于，所述正六边形的外接圆直径根据光源强度及污染物进行调整，变动范围为10mm~800mm。

5.根据权利要求1所述蜂巢状层流-推流式光催化反应器，其特征在于，还包括法兰（3）、检修门（5）、门把手（6）、多块挡板（7）、筋条（10）和辅件（15）；所述法兰（3）作为预留接口设置于进气口（2）和排气口（4）上；所述检修门（5）设置于箱体（1）上；所述门把手（6）设置于检修门（5）上；所述箱体（1）内壁与蜂巢状光催化反应模块（8）之间设置有多块挡板（7）；所述多块挡板（7）的形状与蜂巢状光催化反应模块（8）吻合；所述蜂巢状反应基板（9）上设置有筋条（10）；所述辅件（15）焊接在蜂巢状反应基板（9）的端口处。

6.根据权利要求1所述蜂巢状层流-推流式光催化反应器，其特征在于，所述箱体（1）的外形包括矩形和圆形管状结构。