一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統技術方案

本發明專利技術提出一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統。包括換熱器、加熱器、催化反應爐以及放置在催化反應爐中的催化床；其中，所述換熱器作為凈化后高溫氣體與廢氣的換熱場所，對廢氣進行預熱；所述加熱器對預熱后的廢氣進一步加熱；換熱器的進氣通道、加熱器的進氣通道以及催化反應爐進氣口之間通過管道密封連接，組成整個系統的廢氣進氣通道；催化反應爐出氣口、加熱器的出氣通道以及換熱器的出氣通道之間通過管道密封連接，組成整個系統凈化后氣體的出氣通道；催化床被分為多個單元格。本發明專利技術可以在盡可能小的空間里加熱廢氣達到反應溫度并且使得氣體在流通的過程中內部交換熱量，其加熱效率高、能耗低、氣密性強、廢氣反應充分。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于環保設備
，具體涉及一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統，能通過催化劑的作用對特定氣體進行有效處理
技術介紹
一般來說，為了催化劑和廢氣發生化學反應，催化氧化系統需要對催化劑或者空氣進行加熱，以達到催化反應所需要的環境溫度。傳統的方式往往直接將電加熱棒放置在催化劑中對催化劑進行加熱，以達到催化反應所需的溫度。這樣的加熱方式優點是直接、高效、熱損耗小，缺點是催化劑受熱不均。由于靠近電加熱棒的催化劑溫度較高甚至因為溫度過高而炸裂，而遠離電加熱棒的催化劑溫度較低甚至沒有達到反應所需的溫度，所以最后導致整體的催化劑受熱不均，催化反應效果不明顯。通常催化劑在剛剛裝入催化床時是均勻地填充在催化床內，而實際上由于重力，氣流等原因，在催化氧化工作過程中，催化劑在催化床內會進行滾動，導致催化劑之間出現縫隙，縫隙之處，空氣阻力較小，使得未反應的廢氣不經過反應而直接從縫隙之間排出，導致廢氣的處理效率低下。另外，通常的催化氧化系統的風道并不經過特殊設計，因此經過催化反應的氣體，往往溫度較高，需要采用專門的設備對熱氣進行冷卻后才能排放到空氣中，這將直接導致系統能耗的進一步上升。最后大多數的催化氧化系統往往應用于化學產品的生產制造，其設備和催化劑均處于靜態和較純環境中，而對于用于廢氣處理的催化氧化系統其結構設計更為復雜。并且考慮到運輸、現場施工等實際因素，應用于廢氣處理的催化氧化系統的結構設計越來越趨于集成化、小型化，所有這些要求都對應用于廢氣處理的催化氧化系統提出了不小的挑戰。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統，其可以在盡可能小的空間里加熱廢氣達到反應溫度并且使得氣體在流通的過程中內部交換熱量，其加熱效率高、能耗低、氣密性強、廢氣反應充分。為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統，其特征在于，包括換熱器、加熱器、催化反應爐以及放置在催化反應爐中的催化床；其中，所述換熱器作為凈化后高溫氣體與廢氣的換熱場所，對廢氣進行預熱；所述加熱器對預熱后的廢氣進一步加熱。進一步，所述換熱器和加熱器內部均開有上下兩個氣體通道，即在換熱器和加熱器內部均設有進氣通道和出氣通道，進氣通道用于通過廢氣，出氣通道用于通過凈化后氣體；換熱器的進氣通道、加熱器的進氣通道以及催化反應爐進氣口之間通過管道密封連接，組成整個系統的廢氣進氣通道；催化反應爐出氣口、加熱器的出氣通道以及換熱器的出氣通道之間通過管道密封連接，組成整個系統凈化后氣體的出氣通道。進一步，所述換熱器中，換熱器內部腔體通過隔板分為進氣通道和出氣通道，在進氣通道與出氣通道的隔板上安裝有多個傳熱管，傳熱管的一端位于進氣通道內，另一端位于出氣通道內。傳熱管用于將出氣通道內凈化后的高溫氣體的熱量快速傳遞給進氣通道內的廢氣，一方面可以降低出氣通道內凈化后氣體的溫度，以達到排放標準，另一方面利用高溫氣體釋放的熱量對待處理的廢氣進行預熱。進一步，在所述加熱器中，加熱器內部腔體通過隔板分為進氣通道和出氣通道，進氣通道中安裝有電加熱棒。進氣通道與出氣通道的隔板為不銹鋼鋼板，進氣通道內安裝的電加熱棒用于對預熱后的廢氣進一步加熱。不銹鋼鋼板具有良好的人傳導功能，在電加熱的同時仍然可以通過熱交換，利用不銹鋼鋼板將出氣通道內凈化后的高溫氣體的熱量快速傳遞給進氣通道內的廢氣。進一步，所述催化床包括盒體和蓋板，蓋板通過導軌安裝在盒體上；催化床盒體的底部及蓋板均為金屬網結構，且金屬網均由橫截面為梯形的金屬柵條焊接而成；盒體被隔板平均分隔為多個單元格。本專利技術與現有技術相比，其顯著優點在于，催化床分為多個單元格，大大提高了廢氣與催化劑顆粒的接觸時間，使得廢氣可以完全地反應。通過設計進出氣專用風道，人為地干預氣體的走向，使得進出氣體可以有效地進行能量的轉換，實現催化氧化系統內部能量的自交換，大大降低了系統的能耗；同時風道均密封在催化氧化系統內，不僅節約了系統所占的空間而且方便了整體系統的安裝、加工、密封和運輸。附圖說明圖1是本專利技術所述催化氧化系統整體結構示意圖。圖2是本專利技術中換熱器內部示意圖。圖3是本專利技術中加熱器內部示意圖。圖4是本專利技術中催化床示意圖。圖5是本專利技術催化床的單元格示意圖。圖6是本專利技術金屬柵條截面形狀。具體實施方式容易理解，依據本專利技術的技術方案，在不變更本專利技術的實質精神的情況下，本領域的一般技術人員可以想象出本專利技術應用于工業廢氣處理的催化氧化系統的多種實施方式。因此，以下具體實施方式和附圖僅是對本專利技術的技術方案的示例性說明，而不應當視為本專利技術的全部或者視為對本專利技術技術方案的限制或限定。本專利技術整個系統處理廢氣的流程為常溫廢氣輸入換熱器，通過換熱器內部熱管進行預加熱變成低溫廢氣輸出，低溫廢氣輸入加熱器，變成高溫廢氣輸出，此時廢氣達到反應所需溫度，進入催化床進行反應，變成除去廢氣后的凈化后氣體輸出，此時氣體溫度還是偏高達不到國家排放標準，因此需要再進入加熱器內部，但不進行加熱而是通過加熱器內部風道，將一部分熱量專遞給正在電加熱的廢氣，使得高溫氣體的溫度有所下降，然后再進入換熱器，通過換熱器內部的傳熱裝置，將熱量傳導給廢氣，從而大幅降低氣體溫度，最終變使凈化后的氣體成為低溫達標氣體排放到空氣中。采用換熱器是為了冷熱氣體可以進行熱量的傳遞，使得熱量內部轉換，從而降低整體設備的能耗。當高溫達標氣體經過熱管下端時，熱管下端吸熱并將熱量迅速傳遞給上端熱管，常溫廢氣經過上端熱管帶走熱量，同時被預加熱成低溫廢氣。這個過程起到了熱量內部轉換的目的，即預熱了廢氣又降低了排放氣體的溫度，從而降低了整個系統的能耗。整個過程采用加熱器對空氣進行加熱，避免了直接加熱催化劑導致的受熱不均及催化劑顆粒爆裂等情況的發生。經過加熱器的整個過程為，低溫廢氣經過加熱器上部的電加熱棒，變成高溫廢氣進入催化床進行化學反應，反應后的高溫達標氣體進入加熱器下部的出氣通道，將部分熱量傳遞給不銹鋼隔板，以便降低系統的熱量。本實施例根據催化劑的容量，將催化床分為16個單元格，這樣的布局可以使得催化劑均勻分布，防止在進行催化反應時由于分布不均導致氣流不均，或者某些地方過于薄弱導致氣流沒有足夠的停留時間進行催化反應。由于催化反應發生在高溫環境下，金屬極其容易變形，為了保證催化床盒體在高溫下的變形盡量小，因此催化床合體底部的金屬網用梯形柵條焊接而成而非傳統金屬網。這是因為梯形柵條的強度遠高于金屬網。同時梯形柵條間縫隙可根據催化劑粒子直徑大小調整，既使得催化劑顆粒不至于因為柵條縫隙太大而掉落，也不至于因為柵條縫隙太小而風阻太大。蓋板也采用金屬柵條結構，卡于導軌槽內，這樣既滿足催化劑的定期更換處理又能在熱脹冷縮的狀態下，保證催化劑基本壓力和風阻不變。由于將催化床分為16個單元，防止了催化劑顆粒向一個方向集中而在另一個方向出現空洞的可能，因此這種精巧結構能保證在風道中催化劑過風量的均勻一致性。同時經過精確的計算來確定催化床的高度，這消除了層高過低停留時間太短沒法反應完全，或者層高太高出現風阻太大風無法透過催化劑層的現象。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統，其特征在于，包括換熱器、加熱器、催化反應爐以及放置在催化反應爐中的催化床；其中，所述換熱器作為凈化后高溫氣體與廢氣的換熱場所，對廢氣進行預熱；所述加熱器對預熱后的廢氣進一步加熱。

【技術特征摘要】
1.一種應用于工業廢氣處理的催化氧化系統，其特征在于，包括換熱器、加熱器、催化反應爐以及放置在催化反應爐中的催化床；其中，所述換熱器作為凈化后高溫氣體與廢氣的換熱場所，對廢氣進行預熱；所述加熱器對預熱后的廢氣進一步加熱。2.如權利要求1所述催化氧化系統，其特征在于，所述換熱器和加熱器內部均開設有進氣通道和出氣通道，進氣通道用于通過廢氣，出氣通道用于通過凈化后氣體；換熱器的進氣通道、加熱器的進氣通道以及催化反應爐進氣口之間通過管道密封連接；催化反應爐出氣口、加熱器的出氣通道以及換熱器的出氣通道之間通過管道密封連接。3.如權利要求2所述催化氧化系統，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沙旭南，沈賽男，
申請(專利權)人：中船重工海博威江蘇科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32