发明内容
本发明的目的在于提供一种臭氧催化分解装置,该催化分解装置能够使得气体流过时能够和催化剂充分接触,使得臭氧分解更加充分,提升了臭氧分解效果。本发明还提供了一种臭氧分解装置,该臭氧分解装置具有安全、持久、低能耗、易维护、高效率的优点。
针对上述提出的基于现有技术,研制出一套安全高效、成本低廉、易于维护的臭氧分解装置,是本领域技术人员针对臭氧分解研究的热门方向的问题,本发明的目的在于提供一种臭氧分解装置,该处理装置结构简单,同时维护方便,可提高耗材利用率。
本发明通过下述技术方案实现:
一种臭氧催化分解装置,包括处理罐、设置在处理罐上的进气口、设置在处理罐上的出气口、位于处理罐内且介于所述进气口与出气口之间的臭氧处理部,其特征在于,所述处理罐包括中间段及两个封头段,所述中间段呈筒状,中间段的各端均通过连接法兰固定有一个封头段,进气口安装在其中一个封头段上,出气口安装在另一个封头段上;
所述臭氧处理部包括承载有臭氧处理催化剂的催化装置、装于处理罐内的光源,光源靠近催化装置设置;
还包括安装于处理罐内、承载有干燥剂的干燥装置,且所述干燥装置位于进气口与催化装置之间。
具体的,本方案用于对含有臭氧的气相进行臭氧去除处理,在使用时,待处理的气体由进气口引入处理罐内,在气体经过臭氧分解部时,完成臭氧去除处理。热分解是利用外接电源的光源进行的供热。
本方案中,通过设置为处理罐包括中间段及封头段,且封头段与中间段通过连接法兰连接,这样,可使得处理罐为多段可拆卸式结构设计,这样,在针对本装置中耗材进行检查、清洗、更换等操作时,通过拆卸连接法兰,即可使得操作人员具有足够的操作通道或空间完成检查、清洗、更换等操作,即本方案提供了一种对耗材进行相应操作易于实现的技术方案。
本方案中,在进气口与催化装置之间设置干燥装置,以上干燥装置用于对流经催化装置之前的气体进行除水,有效解决了臭氧分解催化剂易遇湿而失活的问题,提高了对臭氧分解催化剂的利用率,达到降低本装置使用成本目的。
为提高对臭氧的去除率,本发明将光解、热解集于一体,同时此技术方案还能提高臭氧催化分解的效率。光源可以选择紫外光的波长是254nm,选择红外光的波长是1200~1300nm的近红外线且功率是kw级别。
作为臭氧光解、热解的具体实现方式,光源通过导线连接有外部插头,所述外部插头安装在处理罐的外壁上。
还包括换能装置,所述换能装置用于将流经处理罐的流体的动能转化为热能,且所述换能装置所产生的热量用于干燥装置上干燥剂的加热。
本方案中,所述换能装置用于将气流的动能转换为热能,且以上热能用于干燥剂的加热,采用本方案,不仅实现了废弃能量的回收利用,同时,对干燥剂进行加热后,气流流经干燥剂亦被间接加热,气流温度升高后,流至臭氧分解催化剂时相对湿度有所降低,这样,亦有利于解决臭氧分解催化剂易遇湿而失活的问题;进一步的,所述干燥剂可采用中性干燥剂,利用换能装置对干燥剂进行加热后,可避免干燥剂由于相对湿度过高而失活,使得干燥剂长久保持可靠的干燥性能,同时,利用所述换能装置,亦可用于对干燥剂进行再生,使得干燥剂能够长期重复利用。故以上换能装置与干燥装置两者在本装置上的运用,不仅能源利用率高,从气相含水量和相对湿度上解决了臭氧分解催化剂的失活问题,从气相含水量和可再生性上解决了干燥剂的长期利用问题。
所述进气口呈管状,所述换能装置包括安装于进气口内风力发电机及安装在干燥装置上的电热丝,所述电热丝与风力发电机的输出端导线连接。采用本方案,可利用进气口内流体流速高于其他位置的特点,在风力发电机叶轮尺寸更小的情况下,对待处理气体的动力进行合理利用。
所述风力发电机包括叶轮,所述叶轮上涂覆有耐腐蚀层。
作为优选,设置为在干燥装置与催化装置之间设置隔离装置,以上隔离装置可采用隔板,在本装置正常工作时不利用所述隔板实现干燥装置与催化装置之间流体流通通道的隔断,在进行干燥装置加热再生时,利用所述隔板实现干燥装置与催化装置之间流体流通通道的隔断,避免干燥剂再生时所产生的水汽影响臭氧分解催化剂的性能。同时,在处理罐上设置排气通道或吹扫通道。
为方便监测在气流流至催化装置时的湿度和温度,以使得在湿度和温度出现异常时操作人员能够根据具体情况对本装置进行相应操作以保护臭氧分解催化剂,设置为:还包括安装于处理罐内的测温装置及湿度测量装置,所述测温装置及湿度测量装置均位于干燥装置与催化装置之间,且测温装置靠近催化装置设置。
为提高臭氧催化效率,采用催化装置采用安装负载基材的设置,具体为:催化装置包括负载臭氧处理催化剂的基材,所述基材为铝蜂窝、蜂窝陶瓷或者纤维布。
所述臭氧处理催化剂为二氧化锰、镍氧化物、钴氧化物、贵金属或者锰氧化物。该上述催化剂不仅可长时间使用,同时其表面有大量的凹凸气孔,平均粒径为0.1~0.5mm,比表面积值大约为150m2/g,采用本臭氧分解催化剂,可获得理想的臭氧去除率。
负载方法:将催化剂超声分散,加入1%-5%的粘结剂(可以是无机粘结剂:如硅溶胶;也可以是有机粘结剂:如聚乙烯醇),搅拌均匀,可采取喷涂和浸泡的方式负载到基材上,风干待用。
作为一种成套设备设计,还包括装载于干燥装置上的干燥剂,所述干燥剂为无水氯化钙。本干燥剂能在-5℃~90℃的环境温度下使用,同时可再生。
作为干燥装置与催化装置的具体实现方式,所述干燥装置与催化装置均包括一块用于装载载体的载体板及两块端板,所述载体板为其上设置有多个载体孔的板状结构,且各载体孔均为贯通载体板两侧的通孔,所述载体孔用于容纳载体,所述端板均为网板状结构;
干燥装置或催化装置上,载体板的各侧上均通过连接螺栓固定有一块端板,各连接螺栓上均安装有弹性垫。本方案中,所述载体即为臭氧分解催化剂和干燥剂,以上设置为端板为网板,旨在使得气流不仅能够通过端板,同时,端板可避免载体由载体孔中脱出。由于本方案中干燥装置和催化装置均设置于一个气路中,随着气路流量的变化,干燥装置和催化装置均可能产生不同程度的抖动,以上弹性垫旨在实现避免连接螺栓实现螺栓连接而失效。
作为干燥装置上端板的具体实现方式,设置为:所述干燥装置上端板的端面上还设置有网格槽,所述网格槽包括多条横槽和多条纵槽,所述横槽之间相互平行,所述纵槽之间相互平行,横槽与纵槽相互垂直,横槽与纵槽相互交叉,且在各横槽与纵槽交叉位置,对应的横槽与纵槽相通;
所述端板的端面为端板远离载体板一端的端面。采用本方案,由于干燥剂需要加热,本方案中,所述横槽和纵槽均用于内嵌如电加热丝,以上形式中,可根据具体的干燥剂装载情况,在端板的对应端面上合理、灵活布置电加热丝以获得所需的具体区域加热功率;同时,采用本方案,相当于用于容纳电加热丝的区域为槽形区域,电加热丝的热量通过端板传递至干燥剂,可使得干燥剂能够更为均匀的受热,避免干燥剂局部温度过高或过低而影响局部干燥剂的干燥性能。作为优选,设置为端板的材质采用传热性能好且本身具有耐腐蚀性能的材料,如采用铜。
优选的,设置为干燥装置及催化装置均安装于处理罐的筒形区域内,如封头段本身包括椭圆形封头和一段筒形段,干燥装置及催化装置两者安装在所述中间段与筒形段内均可。为利于干燥装置的干燥效果和催化装置的催化效果,优选设置为干燥装置和催化装置完全截断处理罐内流体的流通通道,即气流仅能经过干燥装置后才能流动至后端,气流仅能经过催化装置后才能流动至后端。
为方便对本装置进行检查、换料、清洗等,设置为处理罐呈卧室容器状,处理罐的底部还设置有用于支撑处理罐的底座。
针对所述包括风力发电机和电热丝的换能装置方案,设置用于由处理罐外部向电热丝供电的导线,这样,可达到通过所述导线,根据风力发电机在流体作用下所产生的电量,向外部引出富余的电能、由外部向电热丝引入欠缺的电能等。从而得到能量合理利用、可主动控制对干燥剂的加热功率。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本方案中,通过设置为处理罐包括中间段及封头段,且封头段与中间段通过连接法兰连接,这样,可使得处理罐为多段可拆卸式结构设计,这样,在针对本装置中耗材进行检查、清洗、更换等操作时,通过拆卸连接法兰,即可使得操作人员具有足够的操作通道或空间完成检查、清洗、更换等操作,即本方案提供了一种对耗材进行相应操作易于实现的技术方案。
本方案中,在进气口与催化装置之间设置干燥装置,以上干燥装置用于对流经催化装置之前的气体进行除水,这样,有效解决了臭氧分解催化剂易遇湿而失活的问题,这样,可提高对臭氧分解催化剂的利用率,达到降低本装置使用成本目的。
本方案中,所述换能装置用于将气流的动能转换为热能,且以上热能用于干燥剂的加热,采用本方案,不仅实现了废弃能量的回收利用,同时,对干燥剂进行加热后,气流流经干燥剂亦被间接加热,气流温度升高后,流至臭氧分解催化剂时相对湿度有所降低,这样,亦有利于解决臭氧分解催化剂易遇湿而失活的问题;进一步的,所述干燥剂可采用中性干燥剂,利用换能装置对干燥剂进行加热后,可避免干燥剂由于相对湿度过高而失活,使得干燥剂长久保持可靠的干燥性能,同时,利用所述换能装置,亦可用于对干燥剂进行再生,使得干燥剂能够长期重复利用。故以上换能装置与干燥装置两者在本装置上的运用,不仅能源利用率高,从气相含水量和相对湿度上解决了臭氧分解催化剂的失活问题,从气相含水量和可再生性上解决了干燥剂的长期利用问题。
实施例1:
如图1至图3所示,本实施例提供了一种臭氧催化分解装置,包括处理罐17、设置在处理罐17上的进气口1、设置在处理罐17上的出气口18、位于处理罐17内且介于所述进气口1与出气口18之间的臭氧处理部,所述处理罐17包括中间段及两个封头段,所述中间段呈筒状,中间段的各端均通过连接法兰5固定有一个封头段,进气口1安装在其中一个封头段上,出气口18安装在另一个封头段上;
所述臭氧处理部包括承载有臭氧处理催化剂的催化装置8、装于处理罐17内的光源10,光源10靠近催化装置8设置;还包括安装于处理罐17内、承载有干燥剂的干燥装置4,且所述干燥装置4位于进气口1与催化装置8之间。
还包括换能装置2,所述换能装置2用于将流经处理罐17的流体的动能转化为热能,且所述换能装置2所产生的热量用于干燥装置4上干燥剂的加热。
所述进气口1呈管状,所述换能装置2包括安装于进气口1内风力发电机3及安装在干燥装置4上的电热丝,所述电热丝与风力发电机3的输出端导线连接。
所述风力发电机3包括叶轮,所述叶轮上涂覆有耐腐蚀层。
还包括安装于处理罐17内的测温装置6及湿度测量装置7,所述测温装置6及湿度测量装置7均位于干燥装置4与催化装置8之间,且测温装置6靠近催化装置8设置。
催化装置8包括负载臭氧处理催化剂的基材,所述基材为铝蜂窝、蜂窝陶瓷或者纤维布。
所述臭氧处理催化剂为二氧化锰、镍氧化物、钴氧化物、贵金属或者锰氧化物。
作为优选,在干燥装置4与催化装置8之间设置有隔离装置,以上隔离装置可采用隔板,在本装置正常工作时不利用所述隔板实现干燥装置4与催化装置8之间流体流通通道的隔断,在进行干燥装置4加热再生时,利用所述隔板实现干燥装置4与催化装置8之间流体流通通道的隔断,避免干燥剂再生时所产生的水汽影响臭氧分解催化剂的性能。同时,在处理罐17上设置排气通道或吹扫通道。
实施例2:
如图1至图3所示,本实施例在实施例1的基础上作进一步限定:。
作为一种成套设备设计,还包括装载于干燥装置4上的干燥剂,所述干燥剂为无水氯化钙。本干燥剂能在-5℃~90℃的环境温度下使用,同时可再生。
作为干燥装置4与催化装置8的具体实现方式,所述干燥装置4与催化装置8均包括一块用于装载载体的载体板13及两块端板12,所述载体板13为其上设置有多个载体孔14的板状结构,且各载体孔14均为贯通载体板13两侧的通孔,所述载体孔14用于容纳载体,所述端板12均为网板状结构;
干燥装置4或催化装置8上,载体板13的各侧上均通过连接螺栓15固定有一块端板12,各连接螺栓15上均安装有弹性垫。本方案中,所述载体即为臭氧分解催化剂和干燥剂,以上设置为端板12为网板,旨在使得气流不仅能够通过端板12,同时,端板12可避免载体由载体孔14中脱出。由于本方案中干燥装置4和催化装置8均设置于一个气路中,随着气路流量的变化,干燥装置4和催化装置8均可能产生不同程度的抖动,以上弹性垫旨在实现避免连接螺栓15实现螺栓连接而失效。
作为干燥装置4上端板12的具体实现方式,设置为:所述干燥装置4上端板12的端面上还设置有网格槽16,所述网格槽16包括多条横槽和多条纵槽,所述横槽之间相互平行,所述纵槽之间相互平行,横槽与纵槽相互垂直,横槽与纵槽相互交叉,且在各横槽与纵槽交叉位置,对应的横槽与纵槽相通;
所述端板12的端面为端板12远离载体板13一端的端面。采用本方案,由于干燥剂需要加热,本方案中,所述横槽和纵槽均用于内嵌如电加热丝,以上形式中,可根据具体的干燥剂装载情况,在端板12的对应端面上合理、灵活布置电加热丝以获得所需的具体区域加热功率;同时,采用本方案,相当于用于容纳电加热丝的区域为槽形区域,电加热丝的热量通过端板12传递至干燥剂,可使得干燥剂能够更为均匀的受热,避免干燥剂局部温度过高或过低而影响局部干燥剂的干燥性能。作为优选,设置为端板12的材质采用传热性能好且本身具有耐腐蚀性能的材料,如采用铜。
优选的,设置为干燥装置4及催化装置8均安装于处理罐17的筒形区域内,如封头段本身包括椭圆形封头和一段筒形段,干燥装置4及催化装置8两者安装在所述中间段与筒形段内均可。为利于干燥装置4的干燥效果和催化装置8的催化效果,优选设置为干燥装置4和催化装置8完全截断处理罐17内流体的流通通道,即气流仅能经过干燥装置4后才能流动至后端,气流仅能经过催化装置8后才能流动至后端。
进一步的,为方便对本装置进行检查、换料、清洗等,设置为处理罐17呈卧室容器状,处理罐17的底部还设置有用于支撑处理罐17的底座9。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。