催化燃燒爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種催化燃燒爐，本發(fā)明的催化燃燒爐利用催化蓄熱體的催化、儲(chǔ)熱作用；以及螺旋板式換熱系統(tǒng)。本發(fā)明的催化燃燒爐節(jié)省能源，降低了處理成本，提高了使用安全性和提高了自動(dòng)化程度。廢氣處理率可達(dá)99％以上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】催化燃燒爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保領(lǐng)氣體治理的機(jī)械設(shè)備，特別涉及一種揮發(fā)性有機(jī)化合物氣體冶理的催化燃燒爐。
【背景技術(shù)】[0002]揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds,簡(jiǎn)稱(chēng)V0C)是指在常溫下飽和蒸氣壓約大于70Pa、常壓下沸點(diǎn)低于260°C的有機(jī)化合物。這些易揮發(fā)性物質(zhì)是石油化工、制藥工業(yè)、印刷工業(yè)、涂料裝飾業(yè)、表面防腐等行業(yè)排放廢氣中的主要污染物。
[0003]VOC的危害主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，一是大多數(shù)VOC有毒、有惡臭，對(duì)人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，對(duì)心、肺、肝等內(nèi)臟及神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突變。二是VOC可破壞大氣臭氧層，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧以及導(dǎo)致大氣酸性化。
[0004]對(duì)于VOC廢氣的治理，主要有直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法反應(yīng)溫度多在1000°C以上，能耗高，易產(chǎn)生Cl2、COCl2, NOx、多氯二苯呋喃等有毒副產(chǎn)物。而這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境的危害更大。催化燃燒法是借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度(200~4000C )條件下，發(fā)生無(wú)焰燃燒，燃燒溫度(300~500°C )，并氧化分解為CO2和H2O,同時(shí)放
出大量熱能。其反應(yīng)過(guò)程為:
[0005]
CnHm + (n + m/4)02nCO 2 個(gè) +^~H20 個(gè) + 熱量
2
[0006]催化燃燒具有以下的特點(diǎn):
[0007]1、起燃溫度低，節(jié)省能源。起燃溫度(200~40(TC )條件下，發(fā)生無(wú)焰燃燒，燃燒進(jìn)行后可利用余熱維持燃燒，不在消耗能源，燃燒溫度為300~500°C。
[0008]2、適用范圍廣，催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類(lèi)有機(jī)廢氣及惡臭氣體，即它適用于濃度范圍廣、成分復(fù)雜的各種有機(jī)廢氣處理。對(duì)于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分，又沒(méi)有回收價(jià)值的廢氣，采用吸附-催化燃燒法的處理效果更好。
[0009]另外，催化燃燒處理效率高，無(wú)二次污染。催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是活性氧活性用，使反應(yīng)物分子富集于表面提高了反應(yīng)速率，加快了反應(yīng)的進(jìn)行，用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上，最終產(chǎn)物為無(wú)害的CO2和H2O,雜原子有機(jī)化合物還有其他燃燒產(chǎn)物，因此無(wú)二次污染問(wèn)題。此外，由于溫度低，能大量減少NOx的生成。
[0010]催化燃燒技術(shù)的關(guān)鍵在于燃燒爐和催化劑，目前的催化燃燒爐有以下幾個(gè)方面的不足:一、換熱器采用較為簡(jiǎn)單的固定板式設(shè)計(jì)，進(jìn)排氣管道過(guò)長(zhǎng)、阻力大，對(duì)VOC的濃度一定要求，對(duì)于低濃度的VOC廢氣需要提高濃度才能處理，對(duì)收集的廢氣進(jìn)行預(yù)處理必然會(huì)提高處理成本；另外提高濃度常用的方法是用活性炭吸附濃縮反吹進(jìn)行預(yù)處理，這種方式時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)長(zhǎng)達(dá)24h，而對(duì)飽吸了 VOC廢物的活性炭失活后的處置還會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。且提高廢氣濃度后易接近其閃點(diǎn)和焊炸極限，有災(zāi)害隱患。二、現(xiàn)有催化燃燒爐采用固定式的設(shè)計(jì)方式換熱效率不高，氣體運(yùn)動(dòng)的相對(duì)阻力較高。三、為了保證催化劑的活性，在燃燒過(guò)程中，當(dāng)催化劑的溫度過(guò)高時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行冷卻，常用的方法是在催化燃燒爐的頂部補(bǔ)冷風(fēng)進(jìn)行冷卻，這種方式會(huì)將催化燃燒爐中的VOC氣體反吹出爐體對(duì)環(huán)境造成污染。四、對(duì)催劑塊的清洗和更換不方便，需人工從爐體中將固定好的催化劑塊取出，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]為了解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種催化燃燒爐。本發(fā)明的催化燃燒爐利用催化蓄熱體的催化、儲(chǔ)熱作用；以及螺旋板式換熱系統(tǒng)。在本發(fā)明中，催化蓄熱體主要處理VOC氣體、螺旋板式的進(jìn)氣-排氣換熱系統(tǒng)主要是利用燃燒處理后的高溫凈化氣體給VOC氣體加熱，這樣節(jié)省了能源。旋轉(zhuǎn)燃燒室熱量的儲(chǔ)存和釋放以及控制系統(tǒng)的主要作用是控制VOC的啟燃溫度及燃燒后產(chǎn)生的熱量。
[0012]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，催化燃燒爐包括支架，支架上安裝軸承座、小車(chē)軌道、小車(chē)、鍵以及爐體；爐體包括催化體架，催化蓄熱體，燃燒室隔熱層，換熱器固定架，換熱器固定支座，換熱器，換熱器隔熱層，和密封端蓋；催化蓄熱體固定在催化體架上，與燃燒室一起形成兩端封閉的旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體通過(guò)動(dòng)密封配合安裝在換熱器的內(nèi)部；爐體通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0013]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，本發(fā)明中包括圓柱分布的催化蓄熱體，催化蓄熱體是用于VOC凈化燃燒的催化劑，其具有在一定燃料/空氣比下起燃溫度低、轉(zhuǎn)化率高、低溫高活性、壽命長(zhǎng)等特性。催化蓄熱體所使用的載體應(yīng)具有大比表面積、低阻力、耐高溫和熱穩(wěn)定性等性能。目前，VOC凈化催化劑一般有貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑和貴金屬-過(guò)渡金屬氧化物催化劑，催化蓄熱體是用這類(lèi)物質(zhì)做成的塊狀結(jié)構(gòu)。
[0014]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，本發(fā)明還包括螺旋板式的進(jìn)氣-排氣換熱系統(tǒng)；用于廢氣處理的旋轉(zhuǎn)式的燃燒室；傳動(dòng)系統(tǒng)，其包括電機(jī)、齒式步帶傳動(dòng)等其它輔助系統(tǒng)。
[0015]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，多塊催化蓄熱體固定在催化體架上，與燃燒室一起形成兩端封閉的旋轉(zhuǎn)體；旋轉(zhuǎn)體在齒式步帶的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0016]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中個(gè)，進(jìn)氣-排氣管道加工成交輟螺旋板式結(jié)構(gòu)，其一端與旋轉(zhuǎn)體的多塊催化蓄熱體形成進(jìn)氣管道；另一端與旋轉(zhuǎn)體的多塊催化蓄熱體形成排氣管道；兩端采取動(dòng)密封。螺旋板式管道的外表面，分別引出進(jìn)氣和排氣口，進(jìn)氣口為VOC氣體的進(jìn)入口 ；排氣口可以與大氣聯(lián)接。
[0017]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，在燃燒爐的兩端通過(guò)蓋板放入隔熱材料完成對(duì)燃燒室及換熱系統(tǒng)的隔熱。
[0018]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，減速電機(jī)通過(guò)齒式帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、整體軸承座使旋轉(zhuǎn)體以一定速度轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。小車(chē)沿軌道可以將旋轉(zhuǎn)體拉出，進(jìn)行清洗催化蓄熱體及更換蓄熱體。換熱系統(tǒng)用法蘭固定在支架上，旋轉(zhuǎn)體通過(guò)動(dòng)密封配合安裝在換熱器的內(nèi)部，支架、軸承座、小車(chē)軌道用螺栓安裝在底座上。
[0019]本發(fā)明的催化燃燒爐設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了催化燃燒的氣-固相催化反應(yīng)的特點(diǎn)，通過(guò)電加熱方式，在設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后可利用燃燒處理后的高溫凈化氣體余熱，給VOC氣體加熱，使其自持燃燒。本發(fā)明的催化燃燒爐節(jié)省能源，本發(fā)明的催化燃燒爐使用螺旋板式的進(jìn)氣-排氣換熱系統(tǒng)；用于廢氣處理的旋轉(zhuǎn)式燃燒室的設(shè)計(jì)使得燃燒爐體積相對(duì)較小，可處理較低濃度的VOC氣體，減小了阻力，提高了爐內(nèi)允許通過(guò)的氣流量，降低了處理成本，提高了使用安全性；圓柱分布的催化蓄熱體設(shè)計(jì)結(jié)合螺旋板式的進(jìn)氣-排氣換熱系統(tǒng)，提高換熱效率，避免冷卻催化劑過(guò)程中的二次污染；解決清洗、更換催化劑塊煩瑣的問(wèn)題，提高了自動(dòng)化程度。廢氣處理率可達(dá)99%以上。本發(fā)明的催化燃燒爐達(dá)到了低成本、高效、節(jié)能環(huán)保的效果。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0021]圖1.本發(fā)明的催化燃燒爐的主視圖；
[0022]圖2.本發(fā)明的催化燃燒爐的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本領(lǐng)域【技術(shù)領(lǐng)域】人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下實(shí)施例中所提到的方位用語(yǔ)，例如:上、下、左、右、前、后等，僅是參考附圖的方向；因此使用的方位用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非限制本發(fā)明。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0024]如在圖1和2中所示，在本發(fā)明的催化燃燒爐包括支架1，支架I上安裝軸承座2、小車(chē)軌道16、小車(chē)17、鍵5以及爐體。爐體通過(guò)整體軸承3和主動(dòng)軸4與從動(dòng)軸18的連接，安裝在軸承座2上。爐體包括:催化體架6，催化蓄熱體7，燃燒室隔熱層12，換熱器固定架
9,換熱器固定支座14,換熱器10,換熱器隔熱層13,和密封端蓋8。12塊催化蓄熱體7固定在催化體架6上，與燃燒室一起形成兩端封閉的旋轉(zhuǎn)體。爐體在齒式步帶的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣-排氣管道加工成交輟螺旋板式結(jié)構(gòu)，螺旋板式管道的外表面，分別設(shè)置VOC氣體入口 15和出氣口 11。VOC氣體入口 15 —端與旋轉(zhuǎn)體的4塊催化蓄熱體形成進(jìn)氣管道；出氣口 11與旋轉(zhuǎn)體的4塊催化蓄熱體形成排氣管道。
[0025]VOC氣體通過(guò)進(jìn)氣口 15進(jìn)入旋轉(zhuǎn)爐體，通過(guò)電加熱，爐體到達(dá)催化燃燒溫度后與催化劑發(fā)生反應(yīng)分解，同時(shí)產(chǎn)生熱量，熱量可保證自持燃燒，經(jīng)熱交換后通過(guò)出氣口 11排放。
[0026]在燃燒爐的兩端通過(guò)蓋板放入隔熱材料完成對(duì)燃燒室及換熱系統(tǒng)的隔熱。
[0027]5.5KW減速電機(jī)通過(guò)齒式帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、整體軸承座使旋轉(zhuǎn)體以3r / min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。小車(chē)沿軌道可以將旋轉(zhuǎn)體拉出，進(jìn)行清洗催化蓄熱體及更換蓄熱體。燃燒爐的整體結(jié)構(gòu)是換熱系統(tǒng)用法蘭固定在支架上，旋轉(zhuǎn)體通過(guò)動(dòng)密封配合安裝在換熱器的內(nèi)部，支架、軸承座、小車(chē)軌道用螺栓安裝在底座上。
[0028]應(yīng)該理解到披露的本發(fā)明不僅僅限于描述的特定的方法、方案和物質(zhì)，因?yàn)檫@些均可變化。還應(yīng)理解這里所用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述特定的實(shí)施方式方案的目的，而不是意欲限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅受限于所附的權(quán)利要求。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，或者能夠確認(rèn)使用不超過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)，在本文中所述的本發(fā)明的具體的實(shí)施方案的許多等價(jià)物。這些等價(jià)物也包含在所附的權(quán)利要求中。
【權(quán)利要求】
1.一種催化燃燒爐，其特征在于:其包括支架，支架上安裝軸承座、小車(chē)軌道、小車(chē)、鍵以及爐體；爐體包括催化體架，催化蓄熱體，燃燒室隔熱層，換熱器固定架，換熱器固定支座，換熱器，換熱器隔熱層，和密封端蓋；催化蓄熱體固定在催化體架上，與燃燒室一起形成兩端封閉的旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體通過(guò)動(dòng)密封配合安裝在換熱器的內(nèi)部；爐體通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化燃燒爐，其特征在于:還包括螺旋板式的進(jìn)氣-排氣換熱系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化燃燒爐，其特征在于:在所述螺旋板式的進(jìn)氣-排氣換熱系統(tǒng)中，進(jìn)氣-排氣管道加工成交輟螺旋板式結(jié)構(gòu)，其一端與旋轉(zhuǎn)體的多塊催化蓄熱體形成進(jìn)氣管道；另一端與旋轉(zhuǎn)體的多塊催化蓄熱體形成排氣管道；兩端采取動(dòng)密封；螺旋板式管道的外表面，分別引出進(jìn)氣口和排氣口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化燃燒爐，其特征在于:在燃燒爐的兩端通過(guò)蓋板放入隔熱材料完成對(duì)燃燒室及換熱系統(tǒng)的隔熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化燃燒爐，其特征在于:小車(chē)沿小車(chē)軌道可以將旋轉(zhuǎn)體拉出，進(jìn)行清洗催化蓄熱體及更換蓄熱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化燃燒爐，其特征在于:所述催化蓄熱體是用貴金屬催化齊U、金屬氧化物催化劑和貴金屬-過(guò)渡金屬氧化物催化劑做成的塊狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化燃燒爐，其特征在于:所述催化蓄熱體是圓柱分布的。
【文檔編號(hào)】F23G7/07GK103574625SQ201310473959
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】李慶彪 申請(qǐng)人:李慶彪