CN107435937A - 一种催化燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废气处理领域，公开了一种催化燃烧装置。本发明通过包括箱体，及设置于所述箱体上的进气口和出气口，还包括蓄热框、换热管及催化反应器，蓄热框和催化反应器设置于箱体内，换热管设置于蓄热框内；换热管的一端连接于所述进气口，另一端连接于所述催化反应器的一端，换热管的外部包裹有蓄热体；蓄热框的一端连接于催化反应器的另一端，蓄热框的另一端连接于出气口，蓄热框内部设置有多层气道，换热管依次穿过多层气道。通过设置蓄热框，且换热管穿过多层气道，废气能够多级升温和降温，解决了热量交换不充分的问题。同时，蓄热体截留的热量直接用于废气的升温，解决了现有技术中催化燃烧装置结构分散以及处理废气不连续的问题。
Description
技术领域
本发明属于废气处理领域，尤其涉及一种催化燃烧装置。
背景技术
随着我国经济的发展，工业固定源的挥发性废气对我国重点城市群和重点区域的大气污染日益凸现。
目前，废气净化处理装置主要采用蓄换热和热交换两种催化燃烧方式。但是现有的这两种催化燃烧方式都存在缺陷：
采用蓄换热催化燃烧方式，虽然可以通过蓄热体热量储存，但是必须控制催化燃烧装置的废气进气口、净化气体出气口连接的阀门的开启与关闭，才能使得装置中的任意两个催化燃烧装置与连接箱体形成一个工作单元。因此，采用这种蓄换热催化燃烧方式存在间断处理废气的问题，且存在催化燃烧装置结构分散、不是一个整体的问题。
采用热交换催化燃烧方式，是指废气通过钢管结构的管壁进行热量交换，虽然催化燃烧装置结构为一个整体，并且能够连续处理废气，但是气流没有缓冲流速过快，存在热量交换不充分的问题，从而导致催化燃烧不彻底的问题。除此之外，热量无法保留贮存，存在热量流失、热量无法循环利用的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化燃烧装置，以解决废气的热量交换不充分、热量流失以及热量无法循环利用的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种催化燃烧装置,包括箱体及设置于所述箱体上的进气口和出气口，还包括蓄热框、换热管及催化反应器，所述蓄热框和所述催化反应器设置于所述箱体内，所述换热管设置于所述蓄热框内；所述换热管的一端连接于所述进气口，另一端连接于所述催化反应器的一端，所述换热管的外部包裹有蓄热体；所述蓄热框的一端连接于所述催化反应器的另一端，所述蓄热框的另一端连接于所述出气口，所述蓄热框内部设置有多层气道，所述换热管依次穿过多层所述气道。
通过设置换热管的外部包裹蓄热体，且蓄热体既可以用于净化气体热量截留及热量贮存，蓄热体贮存热量还能用于废气的升温，实现了热量的循环利用。同时，通过蓄热框内部设置有多层气道，且设置加热管依次穿过多层气道，解决了废气的热量流失以及热量交换不充分的问题。另外，通过设置换热管的外部包裹蓄热体，净化气体截留的热量直接用于废气的升温，解决了现有技术中催化燃烧装置结构分散以及处理废气不连续的问题。
作为优选，所述蓄热框内设置多个气流隔板，多个所述气流隔板呈平行间隔分布,且多个所述气流隔板将所述蓄热框分割成的多个空间为多层所述气道。通过设置多个气流隔板，且多个气流隔板形成多个气道，增加了净化气体了与蓄热体热量交换的面积，易于净化气体的降温以及蓄热体热量贮存。
作为优选，所述气流隔板上均设置有连通孔。通过在气流隔板上设置连通孔，易于净化气体经过所有气道，进而易于净化气体的降温以及蓄热体热量贮存。
作为优选，相邻所述气流隔板的所述连通孔分别位于所述相邻所述气流隔板之间的所述气道的两端。
作为优选，所述气道包括第一气道、第二气道及第三气道，所述第一气道连通于所述出气口，所述第三气道连接于所述催化反应器的另一端，所述第二气道置于第一气道和第三气道之间，且所述第二气道的分别连通于所述第一气道和所述第三气道。
作为优选，还包括辅热器，所述辅热器设置于所述换热管和所述述催化反应器之间。通过辅热器设置在换热管和催化反应器之间，当废气温度低于设定值，辅热器工作用于废气升温，当废气温度达到设定值，所述辅热器停止工作。在废气通过换热管后仍未达到设定温度时，辅热器能够对废气升温，进而易于废气在催化反应器中充分燃烧。
作为优选，还包括换热片，所述换热片密封插入所述换热管内，所述换热片于所述换热管外部分与所述蓄热体相连。通过设置换热片呈翅片状密封插入所述换热管内，废气热量交换充分。同时，由于蓄热体逐级热量截留和热量贮存，则废气通过换热片与蓄热体逐级热量交换，增强了热交换效率，进而易于废气升温。
作为优选，所述换热管管道为螺旋盘管。通过设置换热管管道为螺旋盘管，易于废气通过换热片与蓄热体热量交换，进而易于废气的升温。
作为优选，所述换热片与所述换热管焊接密封。
作为优选，所述蓄热体材料为鞍环蓄热陶瓷或蜂窝蓄热陶瓷。
本发明的有益效果：
1)通过多层气道及多层气道内设置的蓄热体对净化后的高温气体进行逐级降温，且多层气道内的蓄热体通过高温气体逐级升温，从而对再次进入换热管内的废气进行加热，使废气逐级升温，从而实现了热量的循环利用，且解决了废气的热量流失以及热量交换不充分的问题。
2)通过设置换热管的外部包裹蓄热体，蓄热体将净化气体截留的热量直接用于废气的升温，解决了现有技术中催化燃烧装置结构分散以及处理废气不连续的问题。
附图说明
图1是本发明一种催化燃烧装置的结构示意图。
图中：
1、箱体；2、进气口；3、出气口；4、蓄热框；5、换热管；6、催化反应器；7、气流隔板；8、连通孔；9、第一气道；10、第二气道；11、第三气道；12、辅热器；13、换热片；14、蓄热体。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种催化燃烧装置,如图1所示，包括箱体1、进气口2、出气口3、蓄热框4、换热管5以及催化反应器6。其中，蓄热框4和催化反应器6都设置于箱体1内。
换热管5设置于蓄热框4内部，且换热管5的一端连接于进气口2，另一端连接于催化反应器6的一端，换热管5的外部包裹有蓄热体14。同时，蓄热框4的一端连接于催化反应器6的另一端，蓄热框4的另一端连接于出气口3，蓄热框4内部设置有多层气道，换热管5依次穿过多层所述气道。
废气能够在催化反应器6内部催化燃烧变为高温的净化气体，然后净化气体穿过蓄热框4内部的多层所述气道，将热量截留至每层气道的蓄热体14内，从而实现对高温的净化气体进行逐级降温后排出；后续进入装置的废气，通过每层气道内的蓄热体14对换热管5进行逐级加热，实现了对废气的逐级提温，保证了废气进入催化反应器6前的反应温度。
本实施例通过多层气道及多层气道内的设置的蓄热体14对净化后的高温气体进行逐级降温，通过高温气体对多层气道内的蓄热体14逐级升温，升温后的蓄热体14又对再次进入换热管5内的废气进行加热，使废气逐级升温，从而实现了热量的循环利用，解决了废气的热量流失以及热量交换不充分的问题，同时，解决了现有技术中催化燃烧装置结构分散以及处理废气不连续的问题。
上述蓄热框4内设置多个气流隔板7，多个所述气流隔板7呈平行间隔分布，且多个气流隔板7将所述蓄热框4分割成的多个空间为多层气道。作为优选，本实施例中设置的气流隔板7的数量为四个，但本实施例对隔板的数量并不作限定，气流隔板7的数量可以根据实际的生产需要进行调整。
上述气流隔板7上均设置有连通孔8，通过在气流隔板7上设置连通孔8，使得相邻气道之间能够连通，易于净化气体经过所有气道。同时，相邻所述气流隔板7的连通孔8分别位于相邻所述气流隔板7之间的气道的两端。通过设置多个气流隔板7，且多个气流隔板7形成多个气道，增加了净化气体与蓄热体14热量交换的面积，进而易于高温净化气体的逐级降温以及蓄热体14热量贮存。
上述气道包括第一气道9、第二气道10及第三气道11，第一气道9连通于所述出气口3，第三气道11连接于所述催化反应器6的另一端，且第二气道10的两端分别连通于第一气道9和第二气道10。其中，第二气道10的数量可以为多个，作为优选，本实施例设置的第二气道10的数量为两个。气体依次穿过第一气道9、两个第二气道10及第三气道11，使得净化气体的流出路径呈蛇形，增加了气流在气道内流动的路径，从而增加了净化气体了与蓄热体14热量交换的面积，进而易于净化气体的降温以及蓄热体14热量贮存。
本实施例的上述催化燃烧装置还包括辅热器12，辅热器12设置于换热管5与催化反应器6之间，用于对换热管5内流出的气体进行加热，使气体达到预设温度。当催化燃烧装置开启时，通过辅热器12对常温废气进行提温；当废气通过由蓄热体14对其包裹的换热管5预热后，仍未达到设定温度时，辅热器12能够对废气温度补给直至达到设定值，进而易于废气在催化反应器6中充分燃烧；当废气温度达到设定值时，辅热器12停止工作。
本实施例的上述催化燃烧装置还包括呈翅片状的换热片13，换热片13焊接密封插入螺旋盘管状的换热管5内，换热片13于换热管5外部分与蓄热体14相连。通过将换热管5设置为螺旋状结构，增加了废气在换热管5内流动的路径，易于废气通过换热片13与蓄热体14热量交换更加充分。同时，蓄热体14逐级热量截留和热量贮存，使得废气能够通过换热片13与蓄热体14实现逐级升温，进而易于增强废气的升温效率。
如图1所示，上述第一气道9、两个第二气道10及第三气道11自上而下依次称为第一层换热区、第二层换热区、第三层换热区以及第四层换热区。废气通过本实施例的催化燃烧装置进行处理过程，主要包括如下三个阶段：
1.废气通过辅热器预热处理阶段
当催化燃烧装置最初开启时，首先废气通过设置在箱体1上的进气口2进入换热管5，然后通过辅热器12对废气进行提温到设定温度，本实施例中的预设温度为250℃。
2.净化气体降温阶段
催化燃烧产生高温的净化气体穿过蓄热框4内部的多层气道，最后净化气体通过设置在箱体1上的出气口3排出。
本实施例通过表1对净化气体的降温过程进行举例说明，如表1和图1所示：
第四层：通过催化反应器6催化燃烧后产生600℃高温的净化气体，经第三气道11的蓄热体14对净化气体的热量截留，使净化气体的温度降为400℃，此时，第四层蓄热体14温度为400℃～600℃；
第三层：经第二气道10的蓄热体14对净化气体热量截留后，使净化气体的温度降为250℃，此时，第三层蓄热体14温度为250℃～400℃；
第二层：经第二气道10的蓄热体14对净化气体热量截留，使净化气体的温度降为150℃，第二层蓄热体14温度为150℃～250℃；
第一层：经第一气道9的蓄热体14对净化气体热量截留，使净化气体的温度降为70℃，第一层蓄热体14温度为70℃～150℃。
通过设置多层气道及蓄热体14的配合作用，实现了净化气体逐级降温，将净化后的气体的热量截留至每层气道的蓄热体14中。
表1净化气体降温阶段温度表
3.废气的升温阶段
再次进入催化燃烧装置的废气的升温过程，通过表2进行举例说明：
如表2所示，第一层蓄热体14热量截留后温度为70℃～150℃，第二层蓄热体14热量截留后温度为150℃～250℃，第三层蓄热体14热量截留后温度为250℃～400℃，第四层蓄热体14热量截留后温度为400℃～600℃。同时，常温废气经过第一层蓄热体14升温至50℃，经过第二层蓄热体14升温至100℃，经过第三层蓄热体14升温至180℃，经过第四层蓄热体14升温至300℃。由于蓄热体14逐级热量截留和热量贮存，则废气通过换热片13与蓄热体14逐级热量交换，增强了热交换效率，进而易于废气升温。
表2废气的升温阶段
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚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 (10)
1.一种催化燃烧装置,其特征在于，包括箱体(1)，及设置于所述箱体(1)上的进气口(2)和出气口(3)，还包括蓄热框(4)、换热管(5)及催化反应器(6)，所述蓄热框(4)和所述催化反应器(6)设置于所述箱体(1)内，所述换热管(5)设置于所述蓄热框(4)内；所述换热管(5)的一端连接于所述进气口(2)，另一端连接于所述催化反应器(6)的一端，所述换热管(5)的外部包裹有蓄热体(14)；所述蓄热框(4)的一端连接于所述催化反应器(6)的另一端，所述蓄热框(4)的另一端连接于所述出气口(3)，所述蓄热框(4)内部设置有多层气道，所述换热管(5)依次穿过所述多层气道。
2.根据权利要求1所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，所述蓄热框(4)内设置多个气流隔板(7)，多个所述气流隔板(7)呈平行间隔分布,且多个所述气流隔板(7)将所述蓄热框(4)分割成的多个空间为多层所述气道。
3.根据权利要求2所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，所述气流隔板(7)上均设置有连通孔(8)。
4.根据权利要求3所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，相邻所述气流隔板(7)的所述连通孔(8)分别位于所述相邻所述气流隔板(7)之间的所述气道的两端。
5.根据权利要求2所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，所述气道包括第一气道(9)、第二气道(10)及第三气道(11)，所述第一气道(9)连通于所述出气口(3)，所述第三气道(11)连接于所述催化反应器(6)的所述另一端，所述第二气道(10)置于第一气道(9)和第三气道(11)之间，且所述第二气道(10)分别连通于所述第一气道(9)和所述第三气道(11)。
6.根据权利要求1所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，还包括辅热器(12)，所述辅热器(12)设置于所述换热管(5)和所述催化反应器(6)之间。
7.根据权利要求1所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，还包括换热片(13)，所述换热片(13)部分地密封插入所述换热管(5)内，所述换热片(13)于所述换热管(5)外的部分与所述蓄热体(14)相连。
8.根据权利要求7所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，所述换热片(13)与所述换热管(5)焊接密封。
9.根据权利要求1所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，所述换热管(5)呈螺旋状结构。
10.根据权利要求1所述的一种催化燃烧装置，其特征在于，所述蓄热体(14)材料为鞍环蓄热陶瓷或蜂窝蓄热陶瓷。
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