CN110274253A - 一种蓄热体及采用该蓄热体的蓄热式催化氧化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废气处理技术领域。传统瓷蜂窝蓄热体换热效率低，且其中的气流通道易发生堵塞而失效。针对现有技术中的问题，本发明公开了一种蓄热体及采用该蓄热体的蓄热式催化氧化炉，蓄热体包括若干排竖直设置的波纹板，各波纹板的波纹壁面与竖直面的夹角为15～45℃，各波纹板与其相邻波纹板反方向交叉排布，其中，波纹板的波峰与其相邻波纹板的波谷相对应，波纹板的波谷与其相邻波纹板的波峰相对应，两相邻波纹板之间形成气流通道，两相邻波纹板的波纹壁面的夹角为30～90℃；波纹板与其相邻波纹板相连接。本发明可以使气体和蓄体间的换热关联系数提高3～4倍，且能够改善现有蜂窝陶瓷蓄热体局部堵塞时整条气流通道完全失效的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄热体及采用该蓄热体的蓄热式催化氧化炉，属于废气处理技术领域。
背景技术
目前工程上应用设计的用于挥发性有机废气治理的蓄热式催化氧化炉(RCO)，其结构如图1所示，包括第一蓄热室10、燃烧室20、第二蓄热室30和催化床40，所述第一蓄热室10、燃烧室20和第二蓄热室30依次连通，第一蓄热室10和第二蓄热室30之间形成有堰口50，第一蓄热室和第二蓄热室中均设置有蓄热体70，所述催化床40通过嵌入方式水平安装在第一蓄热室10和第二蓄热室20内，且位于蓄热体70上方。其工作原理是：有机废气经蓄热室内的蓄热体预热升温后，穿过催化床并进入燃烧室，有机废气在催化剂的催化作用下进行低温氧化燃烧(200～400℃)，将有机成分氧化成CO2和H2O等无机成分，再经过另一个蓄热室中的蓄热体蓄存热量后低温外排，蓄存的热量用于预热新进入的有机废气，经过周期性地改变气流方向从而保持炉膛温度的稳定。相比传统焚烧工艺，该蓄热式催化氧化炉具有净化率、热回用率高(95％以上)，运行成本低等优点，是治理有机废气较为成熟、实用的设备。目前用在该蓄热式催化氧化炉(RCO)中的蓄热体绝大部分为蜂窝结构的陶瓷蓄热体，陶瓷蜂窝蓄热体一般采用截面为方形的直通孔设计结构，如图2所示，在该结构下，气体和蓄热体间的换热关联系数一般为2～3左右，换热效率较低，此外，该陶瓷蜂窝蓄热体中的某条气流通道一旦局部发生堵塞，将会导致该条气流通道整个都被阻碍而失效，从而严重影响蓄热式催化氧化炉(RCO)对VOCs废气的处理效率。另外，陶瓷蜂窝蓄热体本身比较脆弱，在运输及使用过程中容易发生损坏，这将导致设备的运行维护成本增大。
此外，采用上述蓄热式催化氧化炉对含VOCs废气进行处理时，靠近堰口位置的气流在燃烧室的流动轨迹相对于远离堰口位置的气流在燃烧室的流动轨迹短得多，这将使得靠近堰口位置的气流在燃烧室内的停留时间相对于远离堰口位置的气流短得多，从而造成距离堰口不同位置的VOCs废气气流在燃烧室内的停留时间非常不均匀，严重影响了蓄热式催化氧化炉(RCO)对含VOCs废气的整体处理效率。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种蓄热体及采用该蓄热体的蓄热式催化氧化炉，本发明通过改进用于蓄热式催化氧化炉中的蓄热体的结构，将现有蓄热体方形直通的气流通道改进为波纹形的斜通气流通道，可以使气体和蓄体间的换热关联系数提高3～4倍，且能够从根本上改善现有蜂窝陶瓷蓄热体局部堵塞时整条气流通道完全失效的缺点，大大提高采用该蓄热体的蓄热式催化氧化炉对VOCs废气的处理效率。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种蓄热体，包括若干排竖直设置的波纹板，各波纹板的波纹壁面与竖直面的夹角为15～45℃，各波纹板与其相邻波纹板反方向交叉排布，其中，波纹板的波峰与其相邻波纹板的波谷相对应，波纹板的波谷与其相邻波纹板的波峰相对应，两相邻波纹板之间形成气流通道，两相邻波纹板的波纹壁面的夹角为30～90℃；波纹板与其相邻波纹板相连接。本发明蓄热体结构简单，通过将现有蓄热体方形直通的气流通道改进为波纹形的斜通气流通道，气流通过蓄热体时可在斜通道中交叉流动，可以使气体和蓄体间的换热关联系数提高3～4倍(经验证换热关联系数可以达到13左右)，且能够从根本上改善现有蜂窝陶瓷蓄热体局部堵塞时整条气流通道完全失效的缺点，大大提高采用该蓄热体的蓄热式催化氧化炉对VOCs废气的处理效率。
作为优选方案，各波纹板的波纹壁面与竖直面的夹角为30℃，两相邻波纹板的波纹壁面的夹角为60℃。
作为优选方案，所述波纹板材质为不锈钢。通过采用不锈钢作为波纹板材质，可以使蓄热体的使用寿命与蓄热式催化氧化炉的寿命一致，使得在氧化炉的整个生命周期内，无需更换蓄热体，有效降低设备的运行维护成本。
所述波纹板的波高为3mm～8mm，波纹板厚0.1mm～1mm。
采用上述蓄热体的蓄热式催化氧化炉，包括第一蓄热室、燃烧室、第二蓄热室和催化床，所述第一蓄热室、燃烧室和第二蓄热室依次连通，第一蓄热室和第二蓄热室分别与第一废气管和第二废气管相连通，第一蓄热室和第二蓄热室之间形成有堰口，第一蓄热室和第二蓄热室中均设置有蓄热体，所述催化床通过嵌入方式水平安装在第一蓄热室和第二蓄热室内，且位于蓄热体上方。
作为优选方案，所述堰口上设有若干个多孔板，各多孔板均竖直设置，各多孔板上均设有若干排沿着多孔板横向均匀排布的通孔组，每排通孔组中的通孔的孔径从多孔板顶部通孔至底部通孔依次减小，多孔板的高度为燃烧室高度的1/3～2/3。本发明蓄热式催化氧化炉通过设置多孔板，通过多孔板对流经堰口位置的气流进行限流，可以减少流经堰口附近的VOCs废气气流的流量，降低气体的流速，从而延长堰口附近位置的VOCs废气气流流经燃烧室所需要的时间，同时，远离堰口的VOCS废气气流流量会随之增大，气体的流速增加，从而缩短远离堰口位置的VOCs废气气流流经燃烧室所需要的时间，从而提高VOCs废气在燃烧室内停留时间的均匀性，提高蓄热式催化氧化炉对VOCs废气的处理效率。
附图说明
图1是现有蓄热式催化氧化炉的结构示意图；
图2是现有陶瓷蜂窝蓄热体的结构示意图；
图3是本发明蓄热体的结构示意图；
图4是气流在本发明蓄热体中流动的示意图；
图5是本发明蓄热式催化氧化炉的结构示意图；
图6是本发明氧化炉中的多孔板的结构示意图；
附图标记：
10.第一蓄热室 20.燃烧室 30.第二蓄热室 40.催化床 50.堰口 60.多孔板 61.通孔 70.蓄热体 71.波纹板 80.第一废气管 90.第二废气管
具体实施方式
结合图3至图6，详细说明本发明的几个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1：
如图3和图4所示，一种蓄热体，包括若干排竖直设置的波纹板71，波纹板71的波高为3mm～8mm，波纹板71厚0.1mm～1mm，波纹板71材质为不锈钢，其中，不锈钢可以选用022Cr11Ti(SUS409L/1.4512)、SUS304、SUS316中的任一中，具体根据实际工况决定；各波纹板71的波纹壁面与竖直面的夹角α为15～45℃，各波纹板与其相邻波纹板反方向交叉排布，其中，波纹板71的波峰与其相邻波纹板71的波谷相对应，波纹板71的波谷与其相邻波纹板71的波峰相对应，两相邻波纹板71之间形成气流通道，两相邻波纹板71的波纹壁面的夹角β为30～90℃；波纹板71与其相邻波纹板71相连接。
如图5和图6所示，一种采用上述蓄热体的蓄热式催化氧化炉，包括第一蓄热室10、燃烧室20、第二蓄热室30和催化床40，所述第一蓄热室10、燃烧室20和第二蓄热室30依次连通，第一蓄热室10和第二蓄热室30分别与第一废气管80和第二废气管90相连通，第一废气管80和第二废气管90上均设有阀门；第一蓄热室10和第二蓄热室30之间形成有堰口50，所述堰口50上设有若干个多孔板60，各多孔板60均竖直设置，各多孔板60上均设有若干排沿着多孔板60横向均匀排布的通孔组，每排通孔组均包括若干个沿竖向排列的通孔61，每排通孔61组中的通孔61的孔径从多孔板60顶部通孔61至底部通孔61依次减小，多孔板60的高度为燃烧室20高度的1/3～2/3；第一蓄热室10和第二蓄热室30中均设置有蓄热体70；所述催化床40通过嵌入方式水平安装在第一蓄热室10和第二蓄热室30内，且位于蓄热体70上方。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明蓄热体70结构简单，通过将现有蓄热体70方形直通的气流通道改进为波纹形的斜通气流通道，气流通过蓄热体70时可在斜通道中交叉流动，可以使气体和蓄体间的换热关联系数提高3～4倍(经验证换热关联系数可以达到13左右)，且能够从根本上改善现有蜂窝陶瓷蓄热体70局部堵塞时整条气流通道完全失效的缺点，同时还可以减小蓄热体70的体积。
2.本发明蓄热体70通过采用不锈钢作为波纹板71材质，可以使蓄热体70的使用寿命与蓄热式催化氧化炉的寿命一致，使得在氧化炉的整个生命周期内，无需更换蓄热体70，有效降低设备的运行维护成本。
3.本发明蓄热式催化氧化炉通过改进蓄热体70结构和材质可以提高对VOCs废气的处理效率；此外，通过设置多孔板60，通过多孔板60对流经堰口50位置的气流进行限流，可以减少流经堰口50附近的VOCs废气气流的流量，降低气体的流速，从而延长堰口50附近位置的VOCs废气气流流经燃烧室20所需要的时间，同时，远离堰口50的VOCS废气气流流量会随之增大，气体的流速增加，从而缩短远离堰口50位置的VOCs废气气流流经燃烧室20所需要的时间，从而提高VOCs废气在燃烧室20内停留时间的均匀性，进一步提高蓄热式催化氧化炉对VOCs废气的处理效率。
4.本发明蓄热式催化氧化炉体积小，其占地比采用传统蜂窝陶瓷蓄热体70的蓄热式催化氧化炉要较少1/2～2/3。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种蓄热体，其特征在于，包括若干排竖直设置的波纹板，各波纹板的波纹壁面与竖直面的夹角为15～45℃，各波纹板与其相邻波纹板反方向交叉排布，其中，波纹板的波峰与其相邻波纹板的波谷相对应，波纹板的波谷与其相邻波纹板的波峰相对应，两相邻波纹板之间形成气流通道，两相邻波纹板的波纹壁面的夹角为30～90℃；波纹板与其相邻波纹板相连接。
2.如权利要求1所述的蓄热体，其特征在于，各波纹板的波纹壁面与竖直面的夹角为30℃，两相邻波纹板的波纹壁面的夹角为60℃。
3.如权利要求1所述的蓄热体，其特征在于，所述波纹板材质为不锈钢。
4.如权利要求1所述的蓄热体，其特征在于，所述波纹板的波高为3mm～8mm，波纹板厚0.1mm～1mm。
5.一种采用权利要求1～4任一所述的蓄热体的蓄热式催化氧化炉，其特征在于，包括第一蓄热室、燃烧室、第二蓄热室和催化床，所述第一蓄热室、燃烧室和第二蓄热室依次连通，第一蓄热室和第二蓄热室分别与第一废气管和第二废气管相连通，第一蓄热室和第二蓄热室之间形成有堰口，第一蓄热室和第二蓄热室中均设置有蓄热体，所述催化床通过嵌入方式水平安装在第一蓄热室和第二蓄热室内，且位于蓄热体上方。
6.如权利要求5所述的蓄热式催化氧化炉，其特征在于，所述堰口上设有若干个多孔板，各多孔板均竖直设置，各多孔板上均设有若干排沿着多孔板横向均匀排布的通孔组，每排通孔组中的通孔的孔径从多孔板顶部通孔至底部通孔依次减小，多孔板的高度为燃烧室高度的1/3～2/3。
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