一种再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉的制作方法

本实用新型涉及催化燃烧炉的技术领域，特别是涉及一种再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉。

背景技术：

在实际工业应用中，液氮洗尾气催化燃烧炉主要用于液氮洗尾气催化反应，是将液氮洗尾气与部分空气量进行混合，气态混合物通过燃烧炉进行催化氧化反应。然而，现有的燃烧炉需依次通过燃烧炉上段缺氧、中段缺氧和下段富氧以实现完全燃烧，存在分段催化剂层易失活、催化剂装卸频繁以及反应不充分等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉，以解决上述现有技术存在的问题，通过对粉煤气化之后的液氮洗尾气控氧分段催化氧化，使催化剂可进行再生并充分反应，以达到节能减排的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供了一种再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉，包括炉体、气体分布器和封头，所述炉体内密封设置有两个所述封头，所述封头将所述炉体分成上段炉腔、中段炉腔和下段炉腔三个炉腔，所述上段炉腔、所述中段炉腔和所述下段炉腔通过管路和阀门依次连通且分别与风机进气系统中的空气管路连通，所述上段炉腔、所述中段炉腔和所述下段炉腔内分别设置有所述气体分布器和接触媒介层，所述接触媒介层，液氮洗尾气和空气的混合气体能够通过管路进入所述炉体的炉腔内，所述炉体上的排气管连通粉煤干燥装置，所述风机进气系统的鼓风进气模式包括一级缺氧进气模式、二级缺氧进气模式和富氧进气模式，所述上段炉腔、所述中段炉腔和所述下段炉腔的进气模式分别对应所述鼓风进气模式中的一种。

优选的，所述中段炉腔和所述下段炉腔上均穿设有上下两个用于进气或出气的换气管，每个所述气体分布器均通过一换气管连通下段炉腔的换气管，使液氮洗尾气和空气的混合气体能够按设定顺序进入三个炉腔，所述中段炉腔上部的换气管与所述下段炉腔上部的换气管能够连通，所述上段炉腔的换气管与所述下段炉腔下部的换气管能够连通，所述中段炉腔中与所述气体分布器连通的换气管与所述排气管能够连通。

优选的，所述一级缺氧进气模式的空气加入量为4000-4300m³/h，所述二级缺氧进气模式的空气加入量为2500-3000m³/h，所述富氧进气模式的空气加入量为7800-8500m³/h。

优选的，所述接触媒介层由下至上依次包括筛板、耐火球、不锈钢丝网和催化剂，所述筛板固定于所述炉体的腔内。

优选的，所述耐火球的厚度为60mm、直径为25mm；所述催化剂的厚度为500mm。

优选的，所述催化剂与所述封头或所述炉体的上盖之间的气体缓冲腔的高度为1300mm-1600mm。

优选的，所述催化剂高度的1/3和2/3处的炉体壁上分别设置有一温度检测孔。

优选的，所述不锈钢丝网上的炉体壁上均设置有用于装卸所述催化剂的法兰孔。

优选的，所述封头呈椭球形，每个所述封头和所述气体分布器的下方均设置一所述换气管，且所述气体分布器的下方的换气管内端呈锥斗形。

优选的，所述风机进气系统上还设置有余热锅炉和换热器，所述余热锅炉和换热器用于吸收所述上段炉腔、所述中段炉腔和所述下段炉腔内流出气体的热量。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型充分考虑了分段催化层的反应条件，通过改变其氧气条件，实现催化剂的再生及充分反应；气体分布器及气体缓冲区的设置，可确保反应气充分混合，能使催化剂重复使用、效率提高，且能够保证整个分段催化层的使用寿命延长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉中鼓风进气模式的结构示意图一；

图2为本实用新型再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉中鼓风进气模式的结构示意图二；

图3为本实用新型再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉中鼓风进气模式的结构示意图三；

其中：1-炉体，2-上段炉腔，3-中段炉腔，4-下段炉腔，5-气体分布器，6-排气管，7-换气管，8-温度检测孔，9-筛板，10-耐火球，11-不锈钢丝网，12-催化剂，13-法兰孔，14-封头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉，以解决现有技术存在的问题，通过对粉煤气化之后的液氮洗尾气控氧分段催化氧化，使催化剂可进行再生并充分反应，以达到节能减排的目的。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图3所示：本实施例提供了一种再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉，包括炉体1、气体分布器5和封头14，炉体1内密封设置有两个封头14，封头14将炉体1分成上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4三个炉腔，上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4通过管路和阀门依次连通且分别与风机进气系统中的空气管路连通，上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4内分别设置有气体分布器5和接触媒介层，液氮洗尾气和空气的混合气体能够通过管路进入炉体1的炉腔内，炉体1上的排气管6连通粉煤干燥装置，风机进气系统的鼓风进气模式包括一级缺氧进气模式、二级缺氧进气模式和富氧进气模式，上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4的进气模式分别对应鼓风进气模式中的一种。一级缺氧进气模式的空气加入量为4000-4300m³/h，二级缺氧进气模式的空气加入量为2500-3000m³/h，富氧进气模式的空气加入量为7800-8500m³/h。

中段炉腔3和下段炉腔4上均穿设有上下两个用于进气或出气的换气管7，其中一个换气管7位于封头14下方，另一个位于气体分布器5的下方，每个气体分布器5均通过一换气管7连通下段炉腔4的换气管7，使液氮洗尾气和空气的混合气体能够按设定顺序进入三个炉腔，中段炉腔3上部的换气管7与下段炉腔4上部的换气管7能够连通，上段炉腔2的换气管7与下段炉腔4下部的换气管7能够连通，中段炉腔3中与气体分布器5连通的换气管7与排气管6能够连通。炉体1外壁设有保温层防止设备散热。

封头14呈椭球形，每个封头14和气体分布器5的下方均设置一换气管7，且气体分布器5的下方的换气7管内端呈锥斗形，尤其位于气体分布器5下方的换气管7，椭球形和锥斗形都有利于将气流打散并使之均匀分布。风机进气系统上还设置有余热锅炉和换热器，余热锅炉和换热器用于吸收上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4内流出气体的热量。

接触媒介层由下至上依次包括筛板9、耐火球10、不锈钢丝网11和催化剂12，筛板9固定于炉体1的腔内。耐火球10的厚度为60mm、直径为25mm；催化剂12的厚度为500mm。催化剂12与封头14或炉体1的上盖之间的气体缓冲腔的高度为1300mm-1600mm，以实现进出口切换时进入的气体经过缓冲区可以均匀地分布在分段催化剂层内。催化剂12高度的1/3和2/3处的炉体壁上分别设置有一温度检测孔8，用于检测催化剂12的温度。每层不锈钢丝网11上的炉体壁上均设置有用于装卸催化剂12的法兰孔13。

本实施例的再生与反应耦合的控氧分段催化燃烧炉使用时，上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4的空气加入量条件可以通过管路上的阀门进行切换改变气流方向和空气加入量条件，使上段炉腔2、中段炉腔3和下段炉腔4可以依次循环达到富氧进气模式。其中，每经过1000h的运行后，对燃烧炉的分段炉腔进行控氧条件调换，以实现燃烧炉分段催化剂层的再生，减少催化剂12的更换频率，节省成本。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。