一種圓筒狀蓄熱催化燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圓筒狀蓄熱催化燃燒器，屬于催化燃燒和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國大中城市、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和基礎(chǔ)工業(yè)密集區(qū)域的灰霾空氣污染日漸嚴(yán)重。隨著我國對于SOx和NOx排放的限制日趨嚴(yán)格、相關(guān)環(huán)保技術(shù)和裝置不斷投入使用，我國大氣環(huán)境中SOx和NOx的污染物排放總量逐年減少，然而，從目前的監(jiān)測結(jié)果看，我國長三角、珠三角和京津冀各片區(qū)的灰霾污染并未明顯減輕，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了民眾的身體健康和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
[0003]隨著當(dāng)前我國目前大氣灰霾污染的溯源研宄的進(jìn)展，工業(yè)生產(chǎn)排放的揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds:VOCs)對大氣霧霾的貢獻(xiàn)逐漸為人們所了解和重視。目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛存在的涂料、涂裝、家具、制鞋、制革、印刷電路、制藥、精細(xì)化工、石油天然氣化工、農(nóng)藥等眾多產(chǎn)業(yè)均存在大量的VOCs排放。在所排放的眾多VOCs當(dāng)中，芳烴、烯烴、醛、酮等均具有很強(qiáng)的致霾能力，很容易在大氣中與NOx、03等物質(zhì)發(fā)生二次光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次氣凝膠，導(dǎo)致大氣能見度下降。因此從源頭治理工業(yè)VOCs排放已經(jīng)成為我國目前遏止大氣灰霾頻發(fā)的重中之重。
[0004]工業(yè)VOCs的治理已有許多成熟方法面試，其中包括I)吸附法；2)吸收法；3)低溫冷凝回收法；4)紫外光催化分解法；5)低溫等離子體法；6)催化燃燒法；7)蓄熱燃燒法等。所有這些方案中采用活性炭吸附材料的技術(shù)比較成熟，對絕大多數(shù)VOCs都非常有效，其工程應(yīng)用非常廣泛，但該方法氣阻較大，被吸附飽和的活性炭材料在熱蒸汽再生時有發(fā)生火災(zāi)的隱患，此外，但廢氣中含有霧滴和油滴時，很容易在活性炭表面形成液膜而導(dǎo)致活性炭徹底失活。吸收法是采用水或者表面活性劑水溶液為吸收介質(zhì)，通過水簾幕、文丘里管或者吸收塔對廢氣當(dāng)中的VOCs進(jìn)行吸收，該方法會產(chǎn)生二次污染廢水，而且對于濃度較低的惡臭性氣體效果不佳。低溫冷凝回收法是采用將廢氣低溫冷凝而去除其中VOCs的方法，該方法常用于高濃度油氣回收，但對于較低濃度的含VOCs廢氣而言，此方法能耗太高。紫外光催化法是利用紫外線對廢氣中的VOCs進(jìn)行降解的方法，該方法常常與納米1102光催化材料協(xié)同使用，對于廢氣除味具有一定的效果，但其總VOCs去除率不高，而且該技術(shù)往往需要廢氣有較長的停留時間，因此其裝置尺寸比較龐大。低溫等離子體法是采用低溫等離子體所激發(fā)出的高反應(yīng)性自由基對廢氣中的VOCs進(jìn)行去除，該方法有一定的能源消耗，而且有產(chǎn)生臭氧的問題，如果其尾端沒有臭氧煙滅模塊，則該裝置對環(huán)境的綜合污染危害大于其對廢氣中VOCs的凈化效果，此外當(dāng)廢氣中VOCs的濃度發(fā)生波動時，該裝置有引發(fā)爆炸的潛在危險。
[0005]催化燃燒是利用適當(dāng)?shù)拇呋牧显谝欢ǖ臏囟认聦U氣中的VOCs進(jìn)行燃燒消解的方法，該方法去除率高，但對催化材料的要求較高，含硫、含氯的有機(jī)物常常會使催化劑發(fā)生中毒，而且該方法需要將廢氣加熱至催化劑起活的窗口溫度，否則不能處理掉其中的VOCs。蓄熱燃燒法是采用多孔陶瓷為蓄熱體，使含VOCs廢氣在多個高溫腔室交叉流動，實現(xiàn)VOCs的燃燒降解，燃燒所釋放的熱量用于保持蓄熱體的溫度，對于三室的情況而言，一室用于VOCs進(jìn)氣、一室用于吹入新鮮反吹空氣、一室用于出氣，當(dāng)出氣溫度升高到一定值時，則將三室的氣體流動切換，出氣變進(jìn)氣，反吹變出氣，進(jìn)氣變反吹，等待下一次出氣溫度升高到一定值時，再照此規(guī)則切換。該裝置能夠有效利用VOCs燃燒所產(chǎn)生的熱量，并通過進(jìn)氣流預(yù)熱將該熱量最大限度的保留在蓄熱裝置內(nèi)，所以雖然該裝置在較高溫度下操作(如800度)，但只要進(jìn)氣中VOCs的燃燒焓足以補(bǔ)償設(shè)備對外散熱和設(shè)備出口帶走的少量熱量，該裝置是可以實現(xiàn)自熱并連續(xù)運(yùn)行的?？芍?，該方法要求廢氣有一定VOCs濃度。當(dāng)VOCs的熱分解溫度越低時，該裝置的操作溫度就越低，其熱損失就越小，就更加適于處理低濃度的VOCs廢氣。蓄熱燃燒技術(shù)方案和催化燃燒技術(shù)方案對于快速處理含有一定燃燒焓且沒有回收價值的VOCs廢氣具有鮮明的競爭力。
[0006]目前常見的三室蓄熱燃燒器往往是將三個腔室一字排開，腔室的頂端設(shè)置加熱裝置用于在設(shè)備啟動開車期間提供足夠高的溫度，三個腔室下層填塞多孔蓄熱陶瓷，上層空置，每個腔室下端設(shè)置兩個氣體進(jìn)出口，其結(jié)構(gòu)簡圖如說明書附圖1所示，其中A表示燃燒器頂蓋，B表示燃燒器三個腔室和外部保溫層，A垂直覆蓋在B上則構(gòu)成該蓄熱燃燒器，圖中I代表蓄熱腔室之間的隔離層，2代表蓄熱腔室(共三個)，3代表三個腔室的外部保溫層，4代表電加熱管，5代表燃燒器頂蓋保溫層，1-1和I1-1I分別代表設(shè)備A和B之間解離后的仰視圖和俯視圖。為了明了起見，圖1沒有給出每個腔室下部的兩個氣體進(jìn)出管口。從目前的蓄熱燃燒器的結(jié)構(gòu)來看，該技術(shù)方案具有兩個明顯的缺陷:
[0007]I)當(dāng)兩端的兩個腔室分別做為進(jìn)氣室和出氣室時，含VOCs氣體在腔室上部的空間中流動距離最大，停留時間最長，處理效果最好，而當(dāng)中間的腔室和兩端某個腔室作為進(jìn)氣室和出氣室時，含VOCs氣體在腔室上部空間的運(yùn)行距離減半，停留時間也減半，導(dǎo)致這時的VOCs處理效果明顯降低，這使該裝置的VOCs處理效果總是處在周期性振蕩之中，不利于裝置穩(wěn)定運(yùn)行。
[0008]2)由于三個腔室并排放置，導(dǎo)致高溫的腔室和室溫環(huán)境之間的外部保溫層周長較長，散熱面積較大，不利于設(shè)備的保溫和節(jié)能。
[0009]為了解決以上的設(shè)計問題，本發(fā)明結(jié)合了催化燃燒和蓄熱燃燒的技術(shù)特長，給出了一種圓筒狀蓄熱催化燃燒器的設(shè)計方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于通過在圓筒狀蓄熱催化燃燒器內(nèi)等距設(shè)置三個扇形腔室，消除了不同腔室由于氣流切換導(dǎo)致的氣體停留時間改變，此外，本發(fā)明中三個扇形腔室的頂部隔離層采用負(fù)載有耐高溫催化劑的蜂窩陶瓷砌筑，強(qiáng)制腔室間的含VOCs氣體流過具有催化性能的多孔陶瓷，從而獲得更佳的降解效果。
[0011]一種圓筒狀蓄熱催化燃燒器，該燃燒器外形為圓筒狀、各腔室之間氣體流動距離相同，且在氣體流動路徑中設(shè)置了具有催化性能的多孔陶瓷，整個燃燒器中腔室間距離緊湊，減少了外壁的對外散熱。
[0012]本發(fā)明所提供的一種圓筒狀蓄熱催化燃燒器是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:將三面相交于圓心的隔離墻砌筑于一個圓筒內(nèi)，圓筒外壁為保溫隔熱材料，隔離墻兩兩之間的圓心角為120度，隔離墻的厚度為圓筒內(nèi)徑的5%?30%，隔離墻將圓筒內(nèi)的空間分隔為三個相同大小的蓄熱催化燃燒腔室，三個蓄熱催化燃燒腔室中從下往上砌筑孔道豎直的蓄熱多孔陶瓷，蓄熱多孔陶瓷的砌筑高度為整個蓄熱燃燒腔室高度的40%?90%，低于蓄熱多孔陶瓷的隔離墻采用不透氣的隔熱材料來砌筑，高于蓄熱多孔陶瓷的隔離墻采用催化多孔陶瓷來砌筑，催化多孔陶瓷的孔道方向垂直于隔離墻墻面，并將不同的蓄熱催化燃燒腔室連通起來，催化多孔陶瓷上催化劑的負(fù)載量為0.1%?10%，三面隔離墻在頂端的相交處從上到下挖出一個缺口，缺口處放置三根相連的電加熱管，缺口的高度為電加熱管管徑的I?2倍，缺口的邊緣距離圓筒圓心的距離為圓筒半徑的5 %?20 %，使用三相交流電的三根電加熱管采用星形連接，加熱管的星形連接點在圓筒圓心處，每根電加熱管均與相鄰的隔離墻墻面呈60度夾角，每根電加熱管的長度為圓筒半徑的50%?90%，圓筒頂部覆蓋圓盤狀保溫層，圓盤狀保溫層的外徑與圓筒外徑相同，厚度與圓筒的厚