CN110895115A - 一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，在蓄热炉蓄热床最下层与废气通道之间设置有废气分布床（6），所述废气分布床由异形蜂窝陶瓷蓄热体（1）构成，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体内腔具有彼此平行或交错设置的直通形蜂窝孔（2），在异形蜂窝陶瓷蓄热体无蜂窝孔的端面上设置有彼此相互相通的导流孔（3）。本发明使废气均匀进入蓄热炉中上层蓄热床各蜂窝孔内，进而保证燃烧室燃烧及温度的均匀性，提高有毒可燃废气分解效率，使废气分解放热并生成CO2、H2O等无害气体，达到净化的目的。
Description
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，尤其是涉及节能环保设备中的蜂窝陶瓷蓄热体热交换介质填料。
背景技术
目前蓄热式氧化系统（RTO）、蓄热式催化氧化系统（RCO）及高温贫氧蓄热燃烧（HTAC）等蓄热焚烧系统或热回收系统，它们都是一种具有巨大节能和环保双重功效的燃烧技术，该些技术是通过换向装置使两个蓄热室交替吸热放热，最大限度分解有毒有害废气和回收烟气热能的技术，蜂窝陶瓷蓄热体（填料）是蓄热式燃烧设备的关键部件。虽然上述技术装备在目前的环保节能上发挥了极重要的作用，但还是存在一些问题，一是废气进入蓄热床存在气流不均现象，因而会导致焚烧不均匀，造成蓄热床纵向及横向温度不均匀，导致蓄热体碎裂，堵塞蜂窝孔道，甚至导致系统崩溃；二是废气分解不够彻底，分解效率不高，污染空气，烟气中热回收较低。为什么会产生这些问题，这是因为：以RTO炉为例见图1所示，由于废气顺着垂直的蜂窝孔方向走捷径走低阻路径，可燃有毒有害废气优先进蓄热床中心区域，中心四周向外越远，气体进入逐渐减少，每层蜂窝体孔对孔竖直摆放，孔道形成气体通道，另两维方向无孔道，气体无法横向流动，由于废气是动力送入，在气流的外力和惯性的作用下，即使每层蜂窝体之间留下一点缝隙，也无济于事。这样就导致蓄热床中心区域废气流量大，四周向外逐渐减少，当到达燃烧室时，由于可燃废气不均匀，导致燃烧室温度场也不均匀，中心燃烧量大、热量多、四周相对较少；当反向即换向操作时，热气流向下经过蓄热床时，中间吸热多、温度高、热量大，经蓄热床吸收的深度长，容易导致出口局部温度偏高，从而导致RTO炉出口温度偏高，其次也导致蓄热床纵向和横向温度分布很不均匀，易使蓄热体受热不均匀，由于频繁变向，频繁产生温度场不均匀，蓄热体除频繁受冷热冲击外，且同时纵横向频繁受热不均，更易使蓄热体开裂、破碎，最后可能使RTO系统崩溃。另外炉膛及蓄热床四周进入气体量相对中心少，但由于沪膛四周燃烧不完全。反向操作时，四周蓄热体吸热不够，温度下降，不能继续补充燃烧，废气从排出口中外排，净化效率降低，污染环境。
发明内容
针对上述现有技术中蓄热炉中作为热交换介质的蜂窝陶瓷蓄热体（填料）所存在的问题，本发明提出了一种能使废气均匀进入蓄热炉中上层蓄热床各蜂窝孔内，进而保证燃烧室燃烧及温度的均匀性，提高有毒可燃废气分解效率的具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体相互组合构成废气分布床，所述废气分布床设置在蓄热炉蓄热床最下层与废气通道之间，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体内腔具有彼此平行或交错设置的直通形蜂窝孔，在异形蜂窝陶瓷蓄热体无蜂窝孔的端面上设置有彼此相互相通的导流孔。
为了确保异形蜂窝陶瓷蓄热体纵向抗压强度，又能获得较大的导流孔空间，所述导流孔孔径为导流孔所在端面的异形蜂窝陶瓷蓄热体短边长的20-85%，最好为50-80%。
本发明在各种蓄热炉（RTO.HATC等）蓄热床最下层摆放一层具有废气贮存和导流作用的十字孔道异形蜂窝蓄热体见图2，每个具有十字形导流孔的异形蜂窝蓄热体整齐相连，使其一平面上形成一个二维网废气导流孔，当废气进入蓄热炉（以RTO炉为例）底时，废气首先从废气管道通过异形蜂窝蓄热体上的竖向直通形蜂窝孔进入到异形蜂窝蓄热体内的十字导流孔内时，而后废气优先沿导流孔移动，原因是导流孔面积是几十甚至数百倍于竖向的直通形蜂窝孔的面积。气流必须优先走阻力最小的横向导流孔路径，这样就使废气在炉底部先进行了一个均匀分布，再向上进入蓄热床并均匀吸收蜂窝陶瓷蓄热体上的热量或废气加热，最后均匀到达燃烧室且进行均匀燃烧，将废气分解放热并生成CO2、H2O等无害气体，达到净化目的。换向操作时，这些热气流均匀进入蜂窝蓄热床，蓄热床内蜂窝均匀受热（包括纵向和横向），随着热气流深入蓄热床，热被比表面更大的蜂窝壁迅速吸热，热量被保留下来，气流温度逐渐降低达到排放温度，气体体积减少，达标并再排放出去，最后达到节能减排目的。
本发明创新点在于：将现有蓄热炉蓄热床中最下层的蜂窝陶瓷体（填料）进行重大改进，其目的是利用现有蜂窝陶瓷体改进成蜂窝陶瓷体无孔端面上带有十字导流孔的异形蜂窝陶瓷体，使蓄热床中最下层与废气通道之间形成一个进气分布宽，进气分布又均匀的废气分布床，它在现有蜂窝陶瓷体基础上加工出导流孔，制成一个简易的废气分布床并设置在蓄热床与废气通道之间，使废气在炉底部先进行了一个均匀分布，再向上进入蓄热床并均匀吸收蜂窝陶瓷蓄热体上的热量，最后均匀到达燃烧室且进行均匀燃烧，并将废气分解放热并生成CO2、H2O等无害气体，达到净化目的。 本发明结构虽然简单，但它填补了本行业一项技术空白，解决了本行业一直以来都无法解决的技术问题，产生了预想不到的技术效果。
附图说明
图1是现有技术中蓄热炉的剖视结构示意图，
图2是本发明所述蓄热炉的剖视结构示意图，
图3是本发明所述异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，
图4是本发明第二种异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，
图5是本发明第三种异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，
图6是本发明所述第一种带有凸体的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，
图7是本发明所述第二种带有凸体的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，
图8是本发明所述第三种带有凸体的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图。
在图中，1、异形蜂窝陶瓷蓄热体 2、蜂窝孔 3、导流孔 4、燃烧室 5、蓄热床 6、废气分布床 7、废气通道 8、凸体。
具体实施方式
在图1中，蓄热炉的蓄热床5位于燃烧室4下部，蓄热床为三层（也可其它多层），每层由若干只蜂窝陶瓷蓄热体（或填料）组成，最下层蓄热床与废气通道7相连接，每层蜂窝陶瓷蓄热体上的蜂窝孔相对后且垂直间隔设置，蓄热床上端蜂窝孔口与蓄热床燃烧室相通、下端蜂窝孔口与废气通道相通。
在图2中，蓄热炉的蓄热床5位于燃烧室4下部，蓄热床为三层（也可其它多层），每层由若干只蜂窝陶瓷蓄热体（或填料）组成，蓄热床最下层与废气管道7之间设置有废气分布床6，每层蜂窝陶瓷蓄热体上的蜂窝孔相对后且垂直间隔设置，蓄热床上端蜂窝孔口与蓄热床燃烧室相通、下端蜂窝孔口与废气分布床对应相通，废气分布床与废气通道相连。废气分布床由若干只异形蜂窝陶瓷蓄热体1呈直线形组合构成。
在图3中，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体1是在现在蜂窝陶瓷蓄热体的基础上设计加工出来的，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体呈正立方体形，边长10-50毫米，且内腔具有彼此平行或交错设置的直通形（垂直直通）蜂窝孔2，蜂窝孔为方孔，蜂窝孔目数为1-300，蜂窝孔壁厚度0.2-2毫米，蜂窝孔口分别在上端面和下端面上，在异形蜂窝陶瓷蓄热体无蜂窝孔的端面上（左右端面上和前后端面上）中心位置上分别设置有彼此相互且最好呈十字形相通的导流孔3，导流孔横截面最好为圆形，也可为四方孔、六角形孔和三角形孔等，所述导流孔孔径为导流孔所在端面的异形蜂窝陶瓷蓄热体边长的20-80%（当异形蜂窝陶瓷蓄热体为长方体时，导流孔孔径为短边长的20-80%；当异形蜂窝陶瓷蓄热体为正方体时，导流孔孔径为任意边边长的20-80%）。导流孔孔径应保证异形蜂窝陶瓷蓄热体纵向抗拉强度≥30MPa，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体与蜂窝陶瓷蓄热体材质相同，二者材质为莫来石、堇青石、刚玉、石英、玻璃或其组合材质，二者吸水率为0-25%，异形蜂窝陶瓷蓄热体也可是长方体形、圆柱体或其它体。
在图4是呈直立的长方体形的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体呈直立的长方体形（相当于两个方形体上下叠加的组合体），在无蜂窝孔的纵向高度方向的左右和前后端面上分别间隔设置有垂直并列的两只导流孔，每层导流孔也可以是三只等。
在图5是呈水平的长方体形的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体呈水平的长方体形（相当于两个方形体左右叠加的组合体），在无蜂窝孔的水平长度方向的前后端面上间隔设置有水平并列的两只导流孔，在无蜂窝孔的水平长度方向的左右端面上间隔设置有一只导流孔，导流孔也可以是三只等。
图6是本发明所述带有第一种凸体的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，在异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔的上端面四个外角与中心之间设置有凸体8，凸体为异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面的四个方形内角向外延伸，延伸高度为5-20毫米。其凸体的作用是增大异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面之间的空间体积，进一步增加废气横向移动的能力。
图7是本发明所述带有第二种凸体的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，在异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔的上端面四外角上设置有呈方形的凸体8，所述凸体为异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面的四个方形外角向外延伸，延伸高度为5-20毫米。其凸体的作用是增大异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面之间的空间体积，进一步增加废气横向移动的能力。
图8是本发明所述带有第三种凸体的异形蜂窝陶瓷蓄热体的立体结构示意图，在异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面中心上设置有凸体8，所述凸体为异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔上端面的一个矮圆柱形体，圆柱形体高度为5-20毫米、直径小于所在端面边长二分之一。其凸体的作用是增大异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面之间的空间体积，进一步增加废气横向移动的能力。
上描述是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和构思的前提下所作出的变换或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，所述异形蜂窝陶瓷蓄热体相互组合构成废气分布床（6），所述废气分布床设置在蓄热炉蓄热床最下层与废气通道之间，其特征是：所述异形蜂窝陶瓷蓄热体（1）内腔具有彼此平行或交错设置的直通形蜂窝孔（2），在异形蜂窝陶瓷蓄热体无蜂窝孔的端面上设置有彼此相互相通的导流孔（3）。
2.根据权利要求1所述的一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，其特征是：所述导流孔呈十字形相交。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，其特征是：所述导流孔呈圆形、方形或三角形。
4.根据权利要求3所述的一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，其特征是：所述导流孔孔径为导流孔所在端面的异形蜂窝陶瓷蓄热体边长的20-85%。
5.根据权利要求1所述的一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，其特征是：所述异形蜂窝陶瓷蓄热体材质为莫来石、堇青石、刚玉、石英、玻璃或其复合材质。
6.根据权利要求1所述的一种具有气流均匀分布的异形蜂窝陶瓷蓄热体，其特征是：在异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔的端面上设置有凸体（8），所述凸体位于异形蜂窝陶瓷蓄热体有蜂窝孔端面的四个外角上或端面中心或外角与中心之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 337200 Luxi County Industrial Park, Pingxiang, Jiangxi Applicant after: Jiangxi Boxin Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Address before: 337200 Luxi County Industrial Park, Pingxiang, Jiangxi Applicant before: JIANGXI BOCENT TEC Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information |