一种高效节能蓄热式催化氧化炉ERCO的制作方法

一种高效节能蓄热式催化氧化炉erco
技术领域
[0001]
本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及挥发性有机废气治理技术。


背景技术：

[0002]
高效节能蓄热式催化氧化技术(以下简称erco技术)是挥发性有机废气治理的主流技术之一。目前在石油化工、煤化工、精细化工、生物制药生产等行业得到广泛应用。但在实际使用过程中，由于各类企业废气排放情况差异较大，组分复杂，浓度波动大，一些地方在rco投入使用后转化能力不足或者由于催化剂中毒引起的使用寿命缩短以及设备废气处理能力下降，最终导致设备运行尾气排放浓度不达标。
[0003]
经过研究分析，现有rco在实际使用过程中主要存在的问题为，催化剂活性组分分散不均匀导致催化性能低，在2％-3％含氧工况下催化性能低；同时，催化剂活性组分易和硫化物生成非活性物质，即催化剂中毒或寿命较短，长期运行尾气浓度不达标的问题。
[0004]
在此基础上，现有的rco在使用过程中还存在一下问题：
[0005]
(1)现有rco中的蓄热陶瓷容易发生孔堵，引起局部升温，热效率低。
[0006]
(2)现有rco中的lel监测仪在实际使用中进样管容易受颗粒物和冷凝水堆积堵塞，并且无机组分气体无法检测或者对lel检测产生干扰。
[0007]
(3)现有rco中的设备进气切换阀门易发生泄漏导致转化率不高；
[0008]
(4)现有rco中的催化氧化炉长期在恶劣环境中使用炉体会受到腐蚀，影响使用寿命。


技术实现要素：

[0009]
针对现有rco在使用过程中易发生催化剂中毒或寿命较短，长期运行尾气浓度不达标的问题，本实用新型的目的在于提供一种高效节能蓄热式催化氧化炉erco，其能够提高设备处理能力，有效解决催化剂中毒或寿命较短问题。
[0010]
为了达到上述目的，本实用新型提供的高效节能蓄热式催化氧化炉erco，包括高效节能蓄热式催化氧化炉体，所述高效节能蓄热式催化氧化炉体的燃烧室内设置有相互配合的催化剂和蓄热陶瓷，所述催化剂为复合氧化物组合传统贵金属蜂窝催化剂。
[0011]
进一步地，所述催化剂为ceo
2-zro2/pt-pd改性蜂窝催化剂。
[0012]
进一步地，所述蓄热陶瓷为由若干蓄热陶瓷单板依次叠加形成的板式g结构。
[0013]
进一步地，所述蓄热陶瓷单板上设置有若干的扇形蓄热棱片。
[0014]
进一步地，所述蓄热陶瓷中相邻蓄热陶瓷单板之间的若干扇形蓄热棱片之间依次配合，形成若干依次连通的开环状气孔。
[0015]
进一步地，所述高效节能蓄热式催化氧化炉中包括a-lel监测系统，所述a-lel监测系统的进样前端设置有预处理装置，所述预处理装置包括设置在进样管前端的过滤模块，以及设置在进样管上的伴热保温装置。
[0016]
进一步地，所述a-lel监测系统中的预处理装置还包括设置在进样管后端的除水
装置。
[0017]
进一步地，所述a-lel监测系统中采用fid检测器的可燃气监测仪配合激光分析仪对有机和无机的全组分监控。
[0018]
进一步地，所述高效节能蓄热式催化氧化炉体的燃烧室的输出端设置相应的提升阀，所述提升阀采用线性硬密封结构。
[0019]
进一步地，所述高效节能蓄热式催化氧化炉体表面喷涂有强化膜层，所述强化膜层由改性无机硅改性树脂嫁接有机聚合物的膜溶液喷涂形成。
[0020]
本实用新型给出的高效节能蓄热式催化氧化炉erco，其创新的采用复合氧化物对传统贵金属改性催化剂，提高催化氧化性能，从而能够解决在低氧含量(2％-3％)工况下的催化性能下降的问题，并且具有一定的抗硫化物能力。
[0021]
在此基础上，本方案进一步对采用板式g结构的蓄热陶瓷，增大比表面积和空隙率，使温度分散均匀，出现堵塞气流可以绕过受堵处。
[0022]
在此基础上，本方案进一步在a-lel监测系统的进样管前端设置过滤模块，并对进样管进行伴热处理，而进样后端设置除水装置将冷凝水排出；同时选用fid配合激光分析仪使用，满足对有机和无机的全组分监控，由此进一步保障了仪器的正常运行，减少了检测精度的干扰，延长了仪器的使用寿命。
[0023]
在此基础上，本方案中采用具有线性硬密封结构的提升阀，并且配有反吹扫功能，可实现达到零泄漏的效果。
[0024]
在此基础上，本方案进一步在炉体表面采用改性无机硅改性树脂嫁接有机聚合物而成膜溶液喷涂形成强化膜层，提高炉体表面耐磨、耐高温和耐腐蚀的性能。
附图说明
[0025]
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。
[0026]
图1为本实用新型实例中3室高效节能蓄热式催化氧化炉erco的组成示例图；
[0027]
图2为本实用新型实例中蓄热陶瓷叠加立面示例图；
[0028]
图3为本实用新型实例中蓄热陶瓷单板的构成示例图；
[0029]
图4为本实用新型实例中a-lel监测系统的工作流程示例图。
具体实施方式
[0030]
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0031]
针对现有蓄热式催化氧化炉rco所存在的问题，对蓄热式催化氧化炉rco进行综合改进，使其统一解决现有方案所面临的问题。
[0032]
具体的，本方案中给出高效节能蓄热式催化氧化炉erco，该高效节能蓄热式催化氧化炉erco中所采用的催化剂进行复氧化物对传统贵金属改性，提高催化氧化性能，解决在低氧含量(2％-3％)工况下的催化性能下降的问题，并且具有一定的抗硫化物能力。
[0033]
进一步地，本高效节能蓄热式催化氧化炉erco中对蓄热陶瓷的结构进行改进，创新的采用板式g结构，增大比表面积和空隙率，使温度分散均匀，出现堵塞气流可以绕过受堵处，从而有效解决现有技术中传热效低，温度传热不均匀，孔道受堵易引起局部温度过高
的问题。
[0034]
进一步地，本高效节能蓄热式催化氧化炉erco中采用新型的a-lel监测系统，该系统采用fid检测器的可燃气监测仪同时配备激光分析仪，实现对有机和无机气体组分分别进行有效监测，解决检测失真的现象；同时在a-lel监测系统的进样管前端设置除尘模块，并对进样管进行伴热处理，且使得进样管后端增设除水装置，以将冷凝水排出，实现对a-lel进样前的预处理，解决由于颗粒物和积水引起的监测失效。
[0035]
进一步地，本高效节能蓄热式催化氧化炉erco中采用线性硬密封结构的提升阀，同时在提升阀上配置反吹扫装置，达到零泄漏的效果。
[0036]
进一步地，本高效节能蓄热式催化氧化炉erco在炉体表面采用改性无机硅改性树脂嫁接有机聚合物而成的膜溶液喷涂形成相应的强化膜层，使得本炉体内表面具有耐磨、耐高温和耐腐蚀的功效。
[0037]
针对上述方案，以下举例具体说明一下其实施过程。
[0038]
参见图1，其所示为本实例中采用的3室高效节能蓄热式催化氧化炉erco的组成示例图。
[0039]
由图可知，本高效节能蓄热式催化氧化炉erco的高效节能蓄热式催化氧化炉体100中主要包括3个燃烧室110，这三燃烧室110的进气端分别通过进气提升阀120连接到a-lel系统200，再接连至进气风机130；同时这三燃烧室110的吹气端分别连接到吹扫风机140；这三燃烧室110的出气端分别通过出气提升阀150连接到烟囱160。
[0040]
在此基础上，本实例在每个燃烧室110内设置由蓄热陶瓷层170，并在蓄热陶瓷层170上设置空白载体层190和催化剂层180。
[0041]
这里的蓄热陶瓷层170与空白载体层190之间留有空间，用于起到重新气流分布效果，空白载体层作为催化剂预处理层，能使废气中可能存在的油脂类粘附物不进入催化剂孔道。
[0042]
在此基础上，本实例中的催化剂层180相对于传统方案的层层堆叠，本实例中采用单层通过格栅板分开摆放的设置方案，这样避免改性催化剂局部孔道坍塌堵塞导致气流不通，使得气流在进入新的催化剂床层时得以重新分布。
[0043]
针对上述的高效节能蓄热式催化氧化炉体100，本实例中的高效节能蓄热式催化氧化炉erco进一步的配置改进型的a-lel监测系统200(如图4所示)，该a-lel监测系统200设置在进气提升阀120与进气风机130中间，以进一步提高整个高效节能蓄热式催化氧化炉erco的可靠性。
[0044]
这里需要说明的，本实例中涉及到的高效节能蓄热式催化氧化炉erco并不限于这里举例说明的3个燃烧室。根据需要还可以采用其他任何可行的方案。
[0045]
在此基础上，本实例中的催化剂层180由复合氧化物组合传统贵金属催化剂构成。同构复合氧化物来增大贵金属组分的分散程度，提高催化氧化活性的同时降低了催化氧化反应温度，具有一定的耐硫特性，在低氧含量(2％-3％)工况下依然不受影响。
[0046]
作为举例，本实例采用ceo
2-zro2/pt-pd改性催化剂，ceo
2-zro2结合pt-pd贵金属制成蜂窝催化剂，使贵金属活性组分分散更均匀，提高活性；并且ceo
2-zro2本身作为储氧材料，在含氧量2％-3％工况下可以起到补氧作用；进一步的复合氧化物ceo
2-zro2的加入能够在活性组分表面增加了一层保护膜，起到一定的抗中毒特性。
[0047]
对于ceo
2-zro2/pt-pd改性催化剂的具体构成方案此处不加以限定。
[0048]
在此基础上，本实例中的蓄热陶瓷层170采用创新的板式g结构蓄热陶瓷层结构，参见图2，该蓄热陶瓷层170主要由若干的蓄热陶瓷单板171依次叠加而成。每层蓄热陶瓷单板171的正反两面上都具有若干的扇形蓄热棱片172，即呈弧形的蓄热棱片172，由此增大了蓄热体比表面积，大大提高了蓄热体的传热效率。同时，蓄热陶瓷层170中相邻蓄热陶瓷单板171之间通过其上的扇形蓄热棱片172配合，形成若干相互连通的开环通道173(或开环气孔)，使蓄热体即使出现堵塞情况，气流会以绕道的方式避过堵塞区行进，不会影响蓄热体的传热性能。
[0049]
参见图3，本实例中板式g结构的蓄热陶瓷中每层蓄热陶瓷单板171主要包括蓄热陶瓷板体174，该蓄热陶瓷板体174的边沿垂直设置有相应的棱边175，该棱边175以用于蓄热陶瓷单板171之间依次叠加设置。
[0050]
再者，在蓄热陶瓷板体174的上下表面上分别设置有若干的弧形棱片172(即扇形蓄热棱片172)，每层表面上的若干弧形棱片172沿蓄热陶瓷板体174的延伸方向按照一定间距依次平行分布，并且每层表面上分布的若干弧形棱片172的弧形弯曲方向相同，每层表面上相邻弧形棱片172之间的间距可以相同也可以不同。
[0051]
同时，上表面上分布的若干弧形棱片172与下表面上分布的若干弧形棱片172之间具体的分布位置依次错开，并且弧形棱片172的弧形弯曲方向相反。
[0052]
再者，蓄热陶瓷板体174下上两层表面上分布的弧形棱片172的高度高度低于蓄热陶瓷板体174边沿棱边175的高度。
[0053]
由此形成的蓄热陶瓷单板171依次叠加形成蓄热陶瓷层170时，以图2所示方案为例，位于最下部的第一蓄热陶瓷单板171上层的若干弧形棱片172将依次插在第二蓄热陶瓷单板171下层的若干弧形棱片172之间，由于第一蓄热陶瓷单板171上层的若干弧形棱片172的弧形弯曲方向与第二蓄热陶瓷单板171下层的若干弧形棱片172的弧形弯曲方向相反，这样第一蓄热陶瓷单板171上层每个弧形棱片172，将与第二蓄热陶瓷单板171下层上对应的弧形棱片172配合形成开环状的气孔173，从而使相邻蓄热陶瓷单板之间形成若干相互连通的开环通道173(或开环气孔)。
[0054]
在具体实现时，蓄热陶瓷层170可根据尺寸、形状需要，由若干块单层板(即蓄热陶瓷单板171)通过高温胶粘合在一起，形成正方体或长方体，这样应用于erco催化氧化炉中，安装方便。由每层蓄热陶瓷单板171的边缘棱边175起到蓄热陶瓷固定和支撑作用，使得下层g结构蓄热陶瓷中间的弧形棱片与上层陶瓷底部无相接部位。
[0055]
据此形成的本板式蓄热体g结构的蓄热陶瓷中，其每个气孔由两个凹弧或凸弧棱片172构成，增大了气体与蓄热体的接触面积，提高了蓄热体换热效率，节约了能耗。同时，每个气孔两个弧形中心轴线位置上下错开，形成开环状态，使得弧形上方和下方与板层之间均留一个气道176。这样当蓄热体应用于erco催化氧化炉发生堵塞时，如图2黑点处，气流可通过弧形上方或者下方的气道，绕过堵塞的位置，进入堵塞位置后方的气孔；从而避免了由于气孔堵塞带来的整条气孔不通，气流紊乱，分布不均，热效率降低，气流阻力增大，局部温度升高等问题。
[0056]
进一步的，本实例中采用到的提升阀120、150，使用具有线性硬密封结构的提升阀，其泄漏率达a级标准，使用寿命可达100万次。该提升阀中阀板与阀座之间采用密封气隔
离，据此该提升阀达到泄漏率a级标准。
[0057]
在具体实现时，该提升阀的密封件优选采用合金材料，同时在阀座的密封面装有反吹扫风口，达到泄漏率a级标准，解决了阀门漏气问题。
[0058]
本实例进一步在高效节能蓄热式催化氧化炉体100的表面采用特殊膜液喷涂形成强化膜层，该强化膜层优选由改性无机硅改性树脂嫁接有机聚合物为成膜溶液喷涂形成，由此形成的该强化膜层具有表面能低、耐腐蚀性高，硬度高，与基体结合力大等综合优异性能。
[0059]
具体实现时，改性无机硅改性树脂嫁接有机聚合物形成的成膜溶液，其材料有纳米硅微粉、碳化硅、氮化硼、细晶氧化铝、石墨、超细氧化锌、氧化钛、陶瓷微珠、微粉氧化锆等。涂料各组分的相互作用和协同效应工作原理，使涂层具有表面能低、耐腐蚀性高，硬度高，与基体结合力大等综合优异性能。
[0060]
对于本实例中配置的改进型的a-lel监测系统200选用fid检测器配合激光分析仪使用，满足对有机和无机的全组分监控。并且在进样前端做了预处理，增加了除尘和除水系统，有效的保障了仪器的正常运行，减少了检测精度的干扰，延长了仪器的使用寿命。
[0061]
参见图3，作为举例，本实例中的a-lel监测系统200，在进样管210前端增加过滤模块220，作为举例该过滤模块220可以为滤网过滤，以实现除尘；与此同时在进样管210上增加伴热保温装置230，防止进样管内颗粒物或者积水堵塞。再者，本a-lel监测系统200中在进样管210的后端配置气液分离器240作为除水装置，直接将冷凝水排出。由此构成的预处理方案减少了维护周期，延长了仪器的使用寿命。
[0062]
在此基础上，本a-lel监测系统200采用fid检测器250的lel可以检测有机物气体，fid检测器对于气态水分影响极小。进一步配合激光分析仪检测无机气体组分，做到全组分监测，本实例将前端预处理系统中除水装置后端气道分成2路，分别连接激光分析仪和lel监测仪，由此实现对有机和无机的全组分监控。
[0063]
由上实例可知，本实用新型方案中采用复合氧化物组合传统贵金属催化剂，如ceo
2-zro2/pt-pd改性催化剂，复合氧化物能够增大贵金属组分的分散程度，提高催化氧化活性的同时降低了催化氧化反应温度，具有一定的耐硫特性，在低氧含量(2％-3％)工况下依然不受影响。
[0064]
本方案中采用新型板式g结构蓄热陶瓷，独特的扇形设计，增大了蓄热体比表面积，大大提高了蓄热体的传热效率。同时，特有的开环设计，使蓄热体即使出现堵塞情况，会以绕道的方式避过堵塞区行进，不会影响蓄热体的传热性能
[0065]
本方案中采用带有预处理设备的a-lel监测系统，采用fid检测器和激光分析仪组合进行设备入口废气监测，实现对有机和无机的全组分监控；而前端增加除尘和除水系统，有效的保障了仪器的正常运行，减少了检测精度的干扰，延长了仪器的使用寿命。
[0066]
本方案中采用泄漏率a级标准提升阀具有线性硬密封结构，密封件采用合金材料，阀座的密封面装有反吹扫风口，达到泄漏率a级标准，解决了阀门漏气问题。
[0067]
本方案中在炉体表面采用特殊膜液喷涂形成强化膜层，以改性无机硅改性树脂嫁接有机聚合物为成膜溶液，能够使涂层具有表面能低、耐腐蚀性高，硬度高，与基体结合力大等综合优异性能。
[0068]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行
业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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