CN213630461U - 一种废气催化净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种废气催化净化装置，涉及废气处理技术领域。本实用新型包括第一换热器、燃烧炉和第二换热器，第一换热器包括相互换热的废气通道和第一介质通道；第二换热器包括相互换热的排气通道和第二介质通道；燃烧炉内设有催化层；废气通道连通燃烧炉的进气口，燃烧炉的排气口连通排气通道；第一介质通道的入口连通设有输入管道；还包括回流管道，回流管道一端连通第二介质通道的出口，另一端连通第一介质通道的入口，且与输入管道并接，在输入管道与回流管道上分别设有第一阀门和第二阀门。本实用新型可充分利用导热介质中的热量，节省能耗，提高热量利用率，更加科学环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种废气催化净化装置。
背景技术
废气是工业“三废”之一，废气治理对大气环境有直接影响，高效的废气治理实现可持续发展的其中一个重要要求。
对于有机废气而言，采用催化净化方法是常用的处理手段之一。催化净化方法是典型的气固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化净化过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面从而提高反应效率，加快反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为无害的CO2和H2O，同时释放出大量热能，从而达到去除废气中的有害物质的目的。
现有技术中通常采用废气催化净化装置实现上述的催化净化方法，废气催化净化装置通常包括第一换热器、燃烧炉和第二换热器，第一换热器包含两条相互换热的通道，分别为废气通道和第一介质通道。第二换热器也包括两条相互换热的通道，分别为排气通道和第二介质通道。燃烧炉内设有催化层，催化层内附有用于降低活化能的催化剂。废气通道连通燃烧炉的进气口，燃烧炉的排气口连通到排气通道。有机废气在风机的鼓送下送入到废气通道中，同时向第一介质通道输入高温的导热介质，导热介质通过通道的管壁与废气换热，使废气吸热升温。废气在第一换热器中进行预热，加热到催化燃烧所需的起始温度。预热后的废气，从废气通道流入到燃烧炉中，废气在催化层中催化剂的催化作用下，起燃温度由650℃～800℃下降至250℃～300℃，废气在燃烧炉中高速燃烧，将废气中的有害物质经燃烧氧化成CO2和H2O蒸气，高温的混合气体进入第二换热器的排气通道中，同时向第二介质通道通入低温的导热介质，导热介质通过通道的管壁与混合气体换热，使混合气体冷却降温，冷却后的混合气体经风机排入大气，完成有机废气的催化净化处理过程。
现有技术中的废气催化净化装置在使用过程中，第二换热器中的导热介质在与高温的混合气体换热后温度很高，升温的导热介质往往通过水冷的方式进行降温以便循环使用，这会造成这部分热量的流失和浪费，不符合可持续发展的理念。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种废气催化净化装置。本实用新型将第二换热器中换热后升温的导热介质通过回流管道回流到第一介质通道中与废气换热加热废气，可充分利用导热介质中的热量，节省能耗，提高热量利用率，更加科学环保。
本实用新型所述的一种废气催化净化装置，包括第一换热器、燃烧炉和第二换热器，所述第一换热器包括相互换热的废气通道和第一介质通道；所述第二换热器包括相互换热的排气通道和第二介质通道；所述燃烧炉内设有催化层；所述废气通道连通所述燃烧炉的进气口，所述燃烧炉的排气口连通所述排气通道；所述第一介质通道的入口连通设有输入管道；还包括回流管道，所述回流管道一端连通所述第二介质通道的出口，另一端连通所述第一介质通道的入口，且与所述输入管道并接，在所述输入管道与所述回流管道上分别设有第一阀门和第二阀门。
优选地，所述废气催化净化装置还包括控制器和温度传感器，所述温度传感器设置在所述回流管道上，用于检测所述回流管道内的流体温度，所述第一阀门和所述第二阀门均为电磁阀，所述温度传感器的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与所述第一阀门和所述第二阀门的输入端电连接。
优选地，所述控制器为PLC。
优选地，所述废气催化净化装置还包括循环管道和冷凝器，所述循环管道一端连通所述第一介质通道的出口，另一端连通所述第二介质通道的入口，所述冷凝器设置在所述循环管道上，用于冷凝所述循环管道内的流体，所述循环管道上设有第三阀门。
优选地，所述冷凝器为风冷冷凝器。
优选地，所述循环管道靠近所述第二介质通道的一端设有节流阀。
优选地，所述回流管道的外部覆盖有隔热层。
优选地，所述排气通道的末端设有活性炭过滤层。
本实用新型所述的一种废气催化净化装置，其优点在于：
1、本实用新型通过设置回流管道，将第二换热器中换热后高温的导热介质回流到第一介质通道中辅助供热，可充分利用高温的导热介质中的热量，有效减小输入管道端加热导热介质所需的能耗，进而降低整体装置能耗，可提高热量利用率，更加科学环保，符合可持续发展理念。
2、在回流管道上设置温度传感器，控制器根据温度传感器的反馈信号控制第一阀门和第二阀门的开闭程度，进而控制回流的导热介质和输入的导热介质的流量，使第一换热器中的导热介质保持足够的温度，防止第一换热器出现预热不充分的现象，影响废气在燃烧炉中的氧化过程。同时通过控制器实现第一阀门和第二阀门的自动化开闭控制，可使装置的自动化程度高，使用和控制过程更加方便。
3、控制器选用PLC，PLC具有多个输入输出点位，可根据温度传感器的输入信号控制第一阀门和第二阀门的开闭，可实现稳定的控制效果。
4、通过循环管道将第一介质通道的出口与第二介质通道的入口相连通，在各个阀门均打开的情况下，可使第一介质通道、循环管道、第二介质通道和回流管道形成一个导热介质流动循环，可显著提高导热介质和热量的利用率，降低装置的运行能耗，且能有效减小导热介质的灌注量，降低装置运行成本。
5、通过风冷冷凝器对第一介质通道流出的导热介质进行降温冷凝，风冷冷凝器利用外界低温空气作为冷媒，冷凝效果好，运行成本低。
6、循环管道靠近第二介质通道的一端设有节流阀，节流阀起节流降压的作用，使流入第二介质通道中的导热介质保持低温低压状态，以起到良好的冷却降温作用。
7、回流管道的外部覆盖有隔热层，隔热层可有效降低回流管道内外的导热率，降低导热介质在回流管道内流动过程中的热量损失，提高热量利用率，节省能耗。
8、排气通道的末端设有活性炭过滤层，活性炭过滤层可有效滤除排出气体中的大颗粒物质，保证排出气体的清洁度。
附图说明
图1是本实用新型所述一种废气催化净化装置的结构示意图。
附图标记说明：1-第一换热器，11-废气通道，12-第一介质通道，2-燃烧炉，3-第二换热器，31-排气通道，32-第二介质通道，4-输入管道，41-第一阀门，5-回流管道，51-第二阀门，52-温度传感器，6-循环管道，61-冷凝器，62-第三阀门，63-节流阀。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种废气催化净化装置，包括第一换热器1、燃烧炉2和第二换热器3。第一换热器1包括相互换热的废气通道11和第一介质通道12，第二换热器3包括相互换热的排气通道31和第二介质通道32，燃烧炉2内设有催化层，催化层内填充有催化剂。废气通道11连通燃烧炉2的进气口，燃烧炉2的排气口连通排气通道31，第一介质通道12的入口连通设有输入管道4。
所述废气催化净化装置还包括一回流管道5，回流管道5一端连通第二介质通道32的出口，另一端连通第一介质通道12的入口，且与输入管道4并接，在输入管道4和回流管道5上分别设有第一阀门41和第二阀门51，用于分别控制输入管道4和回流管道5的通断。
本实用新型所述的废气催化净化装置的工作过程如下所述，在有机废气的催化净化过程中使用本装置。将输入管道4连通导热介质的加热室，导热介质经过加热室加热到较高温度后通过输入管道4输入到第一介质通道12中用于预热废气。将第二介质通道32与储液器相连通，储液器中储存有低温的导热介质，为使用方便，第一换热器1和第二换热器3通常采用同种的导热介质。在储液器与第二介质通道32之间设有一压缩机，用于压缩低温的导热介质，使导热介质保持低温低压的状态。
所述的废气催化净化装置开始运行时，废气通过风机被通入到废气通道11中，高温的导热介质通过动力泵输入到输入管道4中，然后流入第一介质通道12内。废气与高温的导热介质在第一换热器1中换热，废气吸热升温，导热介质将废气预热到250℃～300℃左右。导热介质热交换后温度下降，从第一介质通道12的末端流出，可将其通入回收桶内回收循环使用。
废气在预热后通入到燃烧炉2中与催化层中的催化剂接触，在催化剂的催化作用下，废气的起燃温度大大降低，废气在燃烧炉2中高速燃烧，将废气中的有害物质经燃烧氧化成CO2和H2O蒸气。
高温的CO2、H2O混合气体从燃烧炉2的排气口处排出，流入到第二换热器3的排气通道31中。同时压缩机将低温的导热介质送入第二介质通道32中，高温的混合气体与低温的导热介质在第二换热器3中换热，混合气体散热快速降温后从排气通道31的末端排出到大气中。而导热介质吸热升温后，当第二阀门51打开时，高温的导热介质通过回流管道5回流到第一介质通道12的入口处，流入第一换热器1内参与到废气的预热过程中，充分利用导热介质的余热来加热废气。
本实用新型通过设置回流管道5，将第二换热器3中换热后高温的导热介质回流到第一介质通道12中辅助供热，可充分利用高温的导热介质中的热量，有效减小输入管道4端加热导热介质所需的能耗，进而降低整体装置能耗，可提高热量利用率，更加科学环保，符合可持续发展理念。
进一步的，本实施例中，所述废气催化净化装置还包括控制器和温度传感器52，温度传感器52设置在回流管道5上，其检测端伸入到回流管道5内，用于检测回流管道5内的流体温度。第一阀门41和第二阀门51均选用可电控制的电磁阀，温度传感器52的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端分别与第一阀门41和第二阀门51的输入端电连接。对废气进行预热是废气催化净化处理过程的关键步骤，预热温度是关键参数，如预热温度未达到指定温度，将会使废气在燃烧炉2内的燃烧不充分，导致废气处理不达标。申请人在实际应用过程中发现，回流的部分导热介质的热量在流动过程中会有一定程度的损失，导致回流到第一介质通道12的导热介质的温度可能较低，尤其是当应用环境处于冬季温度较低的情况下时，回流的导热介质的温度下降现象更加明显。此时如果将温度较低的导热介质大量的回流到第一换热器1中，可能会导致废气预热不充分的现象，影响废气的催化燃烧过程。因而需要设置温度传感器52对回流管道5中的导热介质温度进行检测，并根据检测结果控制第一阀门41和第二阀门51的运行。比如，当回流管道5中的导热介质的温度较低时，控制第一阀门41的流量增大，第二阀门51的流量减小，使从输入管道4输入的导热介质流量增加，而从回流管道5回流的导热介质的流量减小，以保证第一换热器1中导热介质的换热量，保证废气在第一换热器1中预热充分。上述结构可使第一换热器1中的导热介质保持足够的温度，防止第一换热器1出现预热不充分的现象，影响废气在燃烧炉2中的氧化过程。同时通过控制器实现第一阀门41和第二阀门51的自动化开闭控制，可使装置的自动化程度高，使用和控制过程更加方便。
进一步的，本实施例中，控制器可选用PLC，具体的，可选用西门子SIMATIC系列PLC，PLC具有多个输入输出点位，可根据温度传感器52的输入信号控制第一阀门41和第二阀门51的开闭，可实现稳定的控制效果。
导热介质在第一换热器1和第二换热器3中独立流动，通过回流管道5回流的导热介质也在流出第一介质通道12时也是通过回收桶回收，导热介质没有形成一个闭环的流动循环，使用过程中需要重复的转移导热介质，操作起来比较麻烦，同时也会导致转移过程中不必要的热量损失。
为了解决上述的技术问题，本实施例中，所述废气催化净化装置还包括有循环管道6和冷凝器61，循环管道6一端连通第一介质通道12的出口，另一端则连通到第二介质通道32的入口，冷凝器61设置在循环管道6上，用于冷凝循环管道6中的导热介质，循环管道6上设有第三阀门62，用于控制循环管道6的通断。通过设置循环管道6，使得第一介质通道12、第二介质通道32、回流管道5和循环管道6之间形成一个闭环的流动循环，在第三阀门62开启状态下，该流动循环导通，高温的导热介质在第一换热器1中预热废气后降温，然后流入到循环管道6中，通过循环管道6上的冷凝器61冷凝降温，降温后流入到第二介质通道32中，作为冷却介质与燃烧炉2排出的废气换热，使排出废气降温后排出，同时自身吸热升温后回流到第一介质通道12中，实现导热介质的流动循环。上述结构可显著提高导热介质和热量的利用率，降低装置的运行能耗，且能有效减小导热介质的灌注量，降低装置运行成本，且操作过程更加方便。
进一步的，本实施例中，冷凝器61选用风冷冷凝器，通过风冷冷凝器对第一介质通道12流出的导热介质进行降温冷凝，风冷冷凝器利用外界低温空气作为冷媒，冷凝效果好，运行成本低。
进一步的，本实施例中，循环管道6靠近第二介质通道32的一端设有节流阀63，节流阀63起节流降压的作用，使流入第二介质通道32中的导热介质保持低温低压状态，以起到良好的冷却降温作用。
进一步的，本实施例中，回流管道5的外部覆盖有隔热层，隔热层可采用石棉、岩棉或玻璃纤维等材料制成，隔热层可有效降低回流管道5内外的导热率，降低导热介质在回流管道5内流动过程中的热量损失，提高热量利用率，节省能耗。
进一步的，本实施例中，排气通道31的末端设有活性炭过滤层，活性炭过滤层可有效滤除排出气体中的大颗粒物质，保证排出气体的清洁度。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括在“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90°或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种废气催化净化装置，包括第一换热器、燃烧炉和第二换热器，所述第一换热器包括相互换热的废气通道和第一介质通道；所述第二换热器包括相互换热的排气通道和第二介质通道；所述燃烧炉内设有催化层；所述废气通道连通所述燃烧炉的进气口，所述燃烧炉的排气口连通所述排气通道；所述第一介质通道的入口连通设有输入管道；其特征在于，还包括回流管道，所述回流管道一端连通所述第二介质通道的出口，另一端连通所述第一介质通道的入口，且与所述输入管道并接，在所述输入管道与所述回流管道上分别设有第一阀门和第二阀门。
2.根据权利要求1所述废气催化净化装置，其特征在于，还包括控制器和温度传感器，所述温度传感器设置在所述回流管道上，用于检测所述回流管道内的流体温度，所述第一阀门和所述第二阀门均为电磁阀，所述温度传感器的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与所述第一阀门和所述第二阀门的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述废气催化净化装置，其特征在于，所述控制器为PLC。
4.根据权利要求1所述废气催化净化装置，其特征在于，还包括循环管道和冷凝器，所述循环管道一端连通所述第一介质通道的出口，另一端连通所述第二介质通道的入口，所述冷凝器设置在所述循环管道上，用于冷凝所述循环管道内的流体，所述循环管道上设有第三阀门。
5.根据权利要求4所述废气催化净化装置，其特征在于，所述冷凝器为风冷冷凝器。
6.根据权利要求4所述废气催化净化装置，其特征在于，所述循环管道靠近所述第二介质通道的一端设有节流阀。
7.根据权利要求1所述废气催化净化装置，其特征在于，所述回流管道的外部覆盖有隔热层。
8.根据权利要求1所述废气催化净化装置，其特征在于，所述排气通道的末端设有活性炭过滤层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210706 |