CN114307894A - 一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，包括进排气单元、设在进排气单元上并与进排气单元连通的换热单元、设在换热单元上并与换热单元连通的催化单元、设在催化单元上并与催化单元连通的燃烧单元、设在催化单元侧壁上的降温孔、铰接在催化单元内壁上的盖板、设在催化单元上并通过降温孔与催化单元内部空间连通的外壳、设在外壳内壁上的滑道、滑动连接在滑道上的降温管道组、设在外壳上的第一驱动装置以及一端穿过外壳后插接在降温管道组上的供气管道。本申请实施例公开的基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，采用主动式的降温策略，可以在催化剂所处的环境温度升高时进行快速降温。

Description

一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统

技术领域

本申请涉及环保技术领域，尤其是涉及一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统。

背景技术

催化剂能够降低高温蓄热催化氧化中的反应温度，但是在运行过程中，如果出现温度过高的情况，就会导致催化剂失效。

发明内容

本申请实施例提供一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，可以在催化剂所处的环境温度升高时进行快速降温。

本申请实施例的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

本申请实施例提供了一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，包括：

进排气单元；

换热单元，设在进排气单元上并与进排气单元连通；

催化单元，设在换热单元上并与换热单元连通，催化单元中相邻的催化剂层之间具有间隙；

燃烧单元，设在催化单元上并与催化单元连通；

至少一个降温孔，设在催化单元的侧壁上，降温孔位于两个相邻的催化剂层之间；

盖板，铰接在催化单元的内壁上，用于封闭降温孔；

外壳，设在催化单元上并通过降温孔与催化单元内部的空间连通；

滑道，设在外壳的内壁上；

降温管道组，滑动连接在滑道上；

第一驱动装置，设在外壳上，配置为驱动降温管道组在滑道上滑动；以及

供气管道，一端穿过外壳后插接在降温管道组上；

其中，盖板与降温孔的数量相同；降温管道组、第一驱动装置和供气管道的数量相同；降温管道组和供气管道的连接方式为插接。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，盖板与催化单元的铰接处位于与盖板匹配的降温孔的上方。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，降温管道组包括：

滑动块，与滑道滑动连接；

管道，两端分别固定在相邻的滑动块上；

连接管道，第一端与管道连通，第二端套在供气管道上或者插入到供气管道内；以及

气孔，设在管道上。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，气孔分为两组，两组气孔分别朝向相邻的催化剂层。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，在气体的流动方向上，气孔的流通面积趋于减小。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，还包括温度检测单元，温度检测单元包括：

支架，设在催化单元的外壁上；

检测管道，设在支架上，检测管道的一端穿过催化单元后伸入到相邻的催化剂层之间；

滑动杆，第一端伸入到检测管道内；

第二驱动装置，设在支架上，配置为驱动滑动杆在检测管道内滑动；

感温探头，设在滑动杆的第一端上；以及

控制器，与感温探头的输出端和第一驱动装置的控制端连接；

其中，感温探头与第一驱动装置的数量相同，每一个感温探头和与之匹配的第一驱动装置联动。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，相邻的两次感温探头的伸出长度不同。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中，滑动杆的第一端上设有隔离实心体；

感温探头位于滑动杆的第一端与隔离实心体之间。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种降温管道组的结构示意图。

图3是基于图2给出的降温管道组的俯视图。

图4是本申请实施例提供的一种温度检测单元的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的一种控制器的结构示意框图。

图中，1、进排气单元，2、换热单元，3、催化单元，4、燃烧单元，31、降温孔，32、盖板，41、外壳，42、滑道，43、降温管道组，44、第一驱动装置， 45、供气管道，431、滑动块，432、管道，433、连接管道，434、气孔，5、温度检测单元，51、支架，52、检测管道，53、滑动杆，54、第二驱动装置，55、感温探头，56、隔离实心体，控制器6，601、CPU，602、RAM，603、ROM， 604、系统总线。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

请参阅图1和图2，为本申请实施例公开的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，该系统的主体部分由进排气单元1、换热单元2、催化单元3和燃烧单元4四部分组成，进排气单元1的数量为多个，换热单元2位于进排气单元1 上并与进排气单元1连通。

催化单元3位于换热单元2上并与换热单元2连通，催化单元3中相邻的催化剂层之间具有间隙，间隙的作用是供给降温管道组43使用，降温管道组43进入到相邻催化剂层之间的间隙后，能够喷出低温气体，使得催化剂层的温度迅速下降。

燃烧单元4位于催化单元3上并与催化单元3连通，此处须说明的是，进排气单元1、换热单元2和催化单元3的数量相同且均为多个，燃烧单元4的数量为一个。

催化单元3的侧壁上开设有多个降温孔31，降温孔31的数量g根据催化单元3中催化剂层的数量确定，例如催化剂层的数量为五层，那么降温孔31的数量就是四个，每两个相邻的催化剂层之间设置有一个降温孔31。

降温孔31需要使用盖板32进行封闭，铰接在催化单元3的内壁上，向盖板 32施加压力时，盖板32能够转动，使得降温孔31露出；压力消失后，盖板32 能够转回到原位，将降温孔31封闭。

外壳41固定安装在催化单元3上并通过降温孔31与催化单元3内部的空间连通，全部的降温孔31位于外壳41与催化单元3形成的密闭空间内。

外壳41的内壁上安装有多组滑道42，每一组滑道42上安装有一个降温管道组43，降温管道组43能够沿着滑道42滑动。降温管道组43滑动时的动力由第一驱动装置44提供，第一驱动装置44固定安装在外壳41的外壁上，其工作端伸入到外壳41内并固定在与之匹配的降温管道组43上。

在一些可能的实现方式中，第一驱动装置44使用气缸。

降温管道组43需要的气体由供气管道45提供，供气管道45的第一端穿过外壳41后插接在降温管道组43上，具体而言，供气管道45的内径可以大于降温管道组43连接处的外径，此时供气管道45的第一端套在温管道组43的连接处上；当然，供气管道45的外径也可以小于降温管道组43连接处的内径，此时供气管道45的第一端插入到温管道组43的连接处内。

结合一个具体的降温过程，当发现催化单元3中的一个或者几个催化剂层的温度异常后，与该温度异常的催化剂层对应的第一驱动装置44迅速动作，推动降温管道组43向靠近降温孔31的方向移动，降温管道组43与行进路线上的盖板32接触后，将盖板32推开并进入到温度异常的催化剂层的上方或者下方。

外部的低温气体通过供气管道45输入给降温管道组43，接着，低温气体从降温管道组43内喷出，使得降温管道组43附近的环境温度下降，相应的，该环境中的催化剂层的温度也能够下降。

整体而言，本申请实施例提供的基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，使用了主动型的降温策略，能够在发现催化剂层的温度异常时及时进行降温，能够有效避免因温度过高导致的催化剂层失效甚至损坏。

请参阅图1，作为申请提供的基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统的一种具体实施方式，盖板32与催化单元3的铰接处位于与盖板32匹配的降温孔31的上方，也就是盖板32可以依靠重力进行复位。这种结构的连接方式较为简单，在高温环境中的可靠性更好。

请参阅图3，作为申请提供的基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统的一种具体实施方式，降温管道组43由滑动块431、管道432和连接管道433等组成，滑动块431安装在滑道42上，能够沿着滑道42滑动，管道432的两端分别固定在相邻的滑动块431上。

连接管道433的第一端与管道432连通，第二端套在供气管道45上或者插入到供气管道45内，作用是将供气管道45内的低温气体导入到连接管道433内。

管道432上还开设有气孔434，气孔434的作用是将管道432内的低温气体导向降温管道组43周围的环境中，使得周围环境的温度能够降低。

进一步地，气孔434分为两组，两组气孔434分别朝向相邻的催化剂层。

应理解，环境温度的变化是一个区域，而不是发生在一个单一的催化剂层中，因此对降温管道组43上方和下方的环境进行同时降温，会得到更好的降温效果。

进一步地，在气体的流动方向上，气孔434的流通面积趋于减小，这样做的目的是提高从气孔434中流出气体的流速，扩大从气孔434中流出气体的影响范围，得到更好的降温效果。

请参阅图4，作为申请提供的基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统的一种具体实施方式，还增加了温度检测单元5，温度检测单元5主要由支架51、检测管道52、滑动杆53、第二驱动装置54和感温探头55等组成，具体而言，支架51 固定安装在催化单元3的外壁上，每一个支架51上都固定了一个检测管道52，检测管道52的一端穿过催化单元3后伸入到相邻的催化剂层之间，作用是将感温探头55送入到需要的检测区域。

滑动杆53的第一端伸入到检测管道52内，第二端连接在第二驱动装置54 上，第二驱动装置54固定安装在支架51上，作用是驱动滑动杆53在检测管道 52内滑动。

在一些可能的实现方式中，第二驱动装置54使用电缸。

感温探头55固定在滑动杆53的第一端上，能够随着滑动杆53的移动进入到催化单元3内和返回到检测管道52内。

也就是感温探头55仅在检测过程中进入到催化单元3内，这样可以避免长时间高温环境造成的损坏，另外，感温探头55在检测管道52内时，其温度还会降低，有助于延长感温探头55的使用寿命。

控制器6与感温探头55的输出端和第一驱动装置44的控制端连接，作用使每一个感温探头55和与之匹配的第一驱动装置44进行联动，此处需说明的是，感温探头55与第一驱动装置44的数量相同。

联动过程中，感温探头55如果发现检测区域的温度出现异常，那么与该区域对应的第一驱动装置44就会迅速动作，推动降温管道组43进入到催化单元3 内并对该区域内的催化剂层进行降温。

这种联动方式的针对性更强，既能够保证催化剂层所在环境温度的正常，又不会出现因全部降温管道组43动作造成的局部温度过低的情况。

进一步地，在滑动杆53的第一端上增加了一个隔离实心体56，感温探头55 位于滑动杆53的第一端与隔离实心体56之间。

隔离实心体56的作用是保护感温探头55，在进入到催化单元3的过程中，隔离实心体56能够阻挡热浪对感温探头55的冲击；感温探头55回到检测管道 52内后，隔离实心体56还能够阻止催化单元3中的热空气进入到检测管道52 内。

进一步地，相邻的两次感温探头55的伸出长度不同，例如第一次的伸出长度是一个单位长度，第二次的伸出长度是三个单位长度，第三次的伸出长度是五个单位长度。

基于这种检测方式，就能够对相邻的催化剂层之间的温度进行更加全面的了解。应理解，催化剂层上的温度是不均匀的，有些地方温度高，有些地方温度低，如果每次仅对一个位置进行检测，那么势必会出现误差。

因为降温措施是要保证催化剂层的整体温度在允许范围内，而不是部分区域的温度在允许范围内，因此，使用不同的位置检测能够得到更加全面的温度数据，能够进一步降低催化剂高温失效的可能。

请参阅图5，控制器6可以是一个CPU，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制上述内容的程序执行的集成电路。控制器6主要有CPU601、RAM602、 ROM603和系统总线604等组成，其中CPU601，RAM602和ROM603均连接在系统总线604上。

第一驱动装置44通过控制电路连接在系统总线604上，感温探头55通过通讯电路连接在系统总线604上。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，包括：

进排气单元（1）；

换热单元（2），设在进排气单元（1）上并与进排气单元（1）连通；

催化单元（3），设在换热单元（2）上并与换热单元（2）连通，催化单元（3）中相邻的催化剂层之间具有间隙；

燃烧单元（4），设在催化单元（3）上并与催化单元（3）连通；

至少一个降温孔（31），设在催化单元（3）的侧壁上，降温孔（31）位于两个相邻的催化剂层之间；

盖板（32），铰接在催化单元（3）的内壁上，用于封闭降温孔（31）；

外壳（41），设在催化单元（3）上并通过降温孔（31）与催化单元（3）内部的空间连通；

滑道（42），设在外壳（41）的内壁上；

降温管道组（43），滑动连接在滑道（42）上；

第一驱动装置（44），设在外壳（41）上，配置为驱动降温管道组（43）在滑道（42）上滑动；以及

供气管道（45），一端穿过外壳（41）后插接在降温管道组（43）上；

其中，盖板（32）与降温孔（31）的数量相同；降温管道组（43）、第一驱动装置（44）和供气管道（45）的数量相同；降温管道组（43）和供气管道（45）的连接方式为插接。

2.根据权利要求1所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，盖板（32）与催化单元（3）的铰接处位于与盖板（32）匹配的降温孔（31）的上方。

3.根据权利要求1所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，降温管道组（43）包括：

滑动块（431），与滑道（42）滑动连接；

管道（432），两端分别固定在相邻的滑动块（431）上；

连接管道（433），第一端与管道（432）连通，第二端套在供气管道（45）上或者插入到供气管道（45）内；以及

气孔（434），设在管道（432）上。

4.根据权利要求3所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，气孔（434）分为两组，两组气孔（434）分别朝向相邻的催化剂层。

5.根据权利要求4所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，在气体的流动方向上，气孔（434）的流通面积趋于减小。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，还包括温度检测单元（5），温度检测单元（5）包括：

支架（51），设在催化单元（3）的外壁上；

检测管道（52），设在支架（51）上，检测管道（52）的一端穿过催化单元（3）后伸入到相邻的催化剂层之间；

滑动杆（53），第一端伸入到检测管道（52）内；

第二驱动装置（54），设在支架（51）上，配置为驱动滑动杆（53）在检测管道（52）内滑动；

感温探头（55），设在滑动杆（53）的第一端上；以及

控制器（6），与感温探头（55）的输出端和第一驱动装置（44）的控制端连接；

其中，感温探头（55）与第一驱动装置（44）的数量相同，每一个感温探头（55）和与之匹配的第一驱动装置（44）联动。

7.根据权利要求6所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，相邻的两次感温探头（55）的伸出长度不同。

8.根据权利要求6所述的一种基于催化剂的高温蓄热催化氧化系统，其特征在于，滑动杆（53）的第一端上设有隔离实心体（56）；

感温探头（55）位于滑动杆（53）的第一端与隔离实心体（56）之间。

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