一种高效的催化燃烧装置的制作方法

本实用新型涉及一种挥发性有机废气净化装置，特别涉及一种高效的挥发性有机废气催化燃烧装置，属于挥发性有机废气治理领域。

背景技术：

目前，对于大风量、低浓度的挥发性有机废气的治理大多采用活性炭 催化燃烧装置的组合技术方案，而在该技术方案中起着主要作用的是催化燃烧装置。催化燃烧装置为一组合式结构，由电加热室、氧化燃烧室组合而成，其功能是将挥发性有机废气氧化成净化气体。其中，电加热室内设有电加热器，其作用是加热挥发性有机废气，使其达到反应的温度，以便于在废气进入氧化燃烧室后能够进行充分的反应。氧化燃烧室内设有蜂窝陶瓷状催化剂，延长挥发性有机废气与蜂窝陶瓷状催化剂有效的接触时间，以保证挥发性有机废气的净化效率。因此，合理的结构设计，是保证催化燃烧装置能高效治理挥发性有机废气的前提。

技术实现要素：

本实用新型高效的催化燃烧装置公开了新的方案，采用具有节能功能的换热设计的催化燃烧装置方案，解决了现有同类产品在加热以及催化氧化挥发性有机废气的反应过程中能源利用率不高的问题。

本实用新型高效的催化燃烧装置包括装置箱体，装置箱体包括箱体外壳、箱体内胆，箱体内胆内的下部设有换热器室，箱体内胆内的上部设有电加热室、氧化燃烧室，换热器室内设有进气通道、出气通道，进气通道与出气通道形成传热连接，进气通道的一端与换热器室下部的一侧的进气口连通，进气通道的另一端与电加热室的底部连通，电加热室内设有多排电加热管组，电加热室的顶部与氧化燃烧室连通，氧化燃烧室内设有催化剂支架，催化剂支架上设有催化剂，出气通道的一端与换热器室下部的另一侧的出气口连通，出气通道的另一端与氧化燃烧室的底部连通。

进一步，本方案的换热器室内沿上下方向设有多个横向档板，上述多个横向档板将换热器室内空间分隔成多个气流通道层，上述多个气流通道层中的一组相隔的气流通道层沿左右方向首尾连通形成截面呈回形曲折的进气通道，上述多个气流通道层中的另一组相隔的气流通道层沿左右方向首尾连通形成截面呈回形曲折的出气通道，进气通道内的挥发性有机废气通过横向档板与出气通道内的净化气体换热。

进一步，本方案的电机热管组包括多个并列竖起设置的“w”型电加热管，“w”型电加热管通过接线端子与外部电源连接。

进一步，本方案的催化剂支架包括多个沿上下向设置的格栅式支架单元，格栅式支架单元包括多层格栅层，格栅层内填设有催化剂，格栅层的上方设有多个并列平置的“w”型电加热管。

进一步，本方案的电加热室的顶部出口上方设有向氧化燃烧室的顶部进口倾斜的导流板a，氧化燃烧室的顶部进口上方设有向氧化燃烧室的顶部进口倾斜的导流板b，氧化燃烧室的顶部进口处设有均流板，从电加热室的顶部出口排出的气体经导流板a、导流板b导向通过均流板进入氧化燃烧室的顶部进口。

进一步，本方案的箱体外壳与箱体内胆间设有外保温层，氧化燃烧室的内侧上设有内保温层。

进一步，本方案的装置箱体的顶部设有泄爆开口，泄爆开口处设有泄爆片。

本实用新型高效的催化燃烧装置采用具有节能功能的换热设计的催化燃烧装置方案，具有能源利用率高的特点。

附图说明

图1是高效的催化燃烧装置的主视内部示意图。

图2是高效的催化燃烧装置的左视内部局部示意图。

图3是高效的催化燃烧装置的俯视示意图。

图4是装置箱体的剖视示意图。

其中，1是进气口，2是出气口，3是换热器室内进气流与出气流交叉走向，4是出气流走向，5是进气流走向，6是电热偶，7是电加热室，8是“w”型电加热管，9是导流板a，10是泄爆片，11是电热偶，12是均流板，13是内保温层，14是催化剂，15是氧化燃烧室，16是换热器室，17是催化剂支架，18是外保温层，19是箱体内胆，20是箱体外壳。

具体实施方式

如图1～3所示，本实用新型高效的催化燃烧装置包括装置箱体，装置箱体包括箱体外壳、箱体内胆，箱体内胆内的下部设有换热器室，箱体内胆内的上部设有电加热室、氧化燃烧室，换热器室内设有进气通道、出气通道，进气通道与出气通道形成传热连接，进气通道的一端与换热器室下部的一侧的进气口连通，进气通道的另一端与电加热室的底部连通，电加热室内设有多排电加热管组，电加热室的顶部与氧化燃烧室连通，氧化燃烧室内设有催化剂支架，催化剂支架上设有催化剂，出气通道的一端与换热器室下部的另一侧的出气口连通，出气通道的另一端与氧化燃烧室的底部连通。上述方案采用具有节能功能的换热设计的催化燃烧装置方案，挥发性有机废气从进气通道进入进气通道，废气经进气通道进入电加热室，电加热室内的废气与电加热管组进行热交换升至设定的反应温度，升温的废气进入氧化燃烧室进行氧化反应形成高温净化气体，高温净化气体从氧化燃烧室的底部进入出气通道，进入出气通道的高温净化气体与进气通道内的废气进行热交换，从而使得废气在进入电加热室前进行初步升温，实现了能源回收利用的技术目的，提高了能源利用率。

为了满足进气通道与出气通道充分换热的要求，如图1所示，本方案的换热器室内沿上下方向设有多个横向档板(图中未画出)，上述多个横向档板将换热器室内空间分隔成多个气流通道层，上述多个气流通道层中的一组相隔的气流通道层沿左右方向首尾连通形成截面呈回形曲折的进气通道，上述多个气流通道层中的另一组相隔的气流通道层沿左右方向首尾连通形成截面呈回形曲折的出气通道，进气通道内的挥发性有机废气通过横向档板与出气通道内的净化气体换热。废气沿进气通道由下而上曲折上升进入电加热室，净化气体沿出气通道由上而下曲折下降从出气口排出，从而实现了高温净化气体与废气交叉反向流动进行换热，提高了换热效率。

为了改善电加热管组的放热效率，如图2所示，本方案的电加热管组包括多个并列竖起设置的“w”型电加热管，“w”型电加热管通过接线端子与外部电源连接。“w”型电加热管与“u”型电加热管相比，换热效率和发热量都大幅提高。

为了改善催化剂的催化效率和利用率，增加废气与催化剂的接触面积和接触时间，以及将废气的温度维持在设定的反应温度阈值范围内，如图1所示，本方案的催化剂支架包括多个沿上下向设置的格栅式支架单元，格栅式支架单元包括多层格栅层，格栅层内填设有催化剂，格栅层的上方设有多个并列平置的“w”型电加热管。

为了保证气体在流道内按照预定的路线稳定的流动，以及废气均匀的与催化剂接触反应，提高氧化效果，如图1所示，本方案的电加热室的顶部出口上方设有向氧化燃烧室的顶部进口倾斜的导流板a，氧化燃烧室的顶部进口上方设有向氧化燃烧室的顶部进口倾斜的导流板b，氧化燃烧室的顶部进口处设有均流板，从电加热室的顶部出口排出的气体经导流板a、导流板b导向通过均流板进入氧化燃烧室的顶部进口。气流经导流板a、导流板b导流形成稳定的流动状态，气流经均流板均流后均匀的与催化剂接触。

为了增强保温效果，避免催化剂与氧化燃烧室内侧的钢结构接触，如图1、4所示，本方案的箱体外壳与箱体内胆间设有外保温层，氧化燃烧室的内侧上设有内保温层。为了满足泄爆的要求，如图1所示，本方案的装置箱体的顶部设有泄爆开口，泄爆开口处设有泄爆片。

本方案公开了一种能治理挥发性有机废气并不会产生二次污染的高效净化装置，具体是一种能提高挥发性有机废气催化燃烧净化效率的实用型结构，通过合理的整体布局、结构设计来实现此目的。

第一方面，本方案在电加热管的布置和装配方面对传统方式作了进一步的改进。本装置中的电加热管采用w型电加热管(传统的采用的是u型电加热管)，w型电加热管所处的加热截面比传统的相对进行了扩大，以延长挥发性有机废气通过电加热室区域所需的时间，从而使挥发性有机废气受热更均匀，同时w型电加热管采用3个为一组，将w型电加热管分割成多组，交叉进行设计布置，并通过plc控制系统对每一组的开启加热与关闭加热都进行了合理的设计，以保证后续催化剂对挥发性有机废气的催化燃烧效果，提高净化效率，同时也因为w型电加热管采用了多组控制，在催化燃烧装置内反应器的内部温度更易控制，使氧化燃烧室内的温度始终保持在合理的温度范围内。

第二方面，本方案在对催化剂的布置上进行了改进，催化剂支架采用自制格栅式结构，此自制格栅式结构使得催化剂的接触面积比传统的要大出30％左右，从而可以提高催化剂原孔利用率，增加挥发性有机废气与催化剂表面的接触面积，从而延长挥发性有机废气与催化剂的接触时间和催化剂的利用率。

第三方面，本方案在电加热器室和氧化燃烧室内作了导流板和均流板。相比传统的结构，反应室内的催化剂迎风面的风速更为均匀，这样对挥发性有机废气的催化燃烧效果能有明显的提高。

在电加热室(代号:7)和氧化燃烧室(代号:15)中既增加了导流板(代号:9)又增加了均流板(代号:12)结构，这样避免了涡流的产生，也进一步改善了气流在流动过程中的均匀性，进而保证流进催化剂(代号:14)截向气流是均匀的，同时改进型的催化剂支架(代号:17)增大了催化剂(代号:14)有效孔的利用率，这样可以增大挥发性有机废气与催化剂(代号:14)的接触面积和调节催化剂(代号:14)迎风量的截面风速的均匀性，从而提高挥发性有机废气的催化氧化燃烧效率，提高挥发性有机废气的净化效率。

第四方向，本方案对换热器结构进行了创新，在换热器原先结构的基础上，增加了横向分流板，这样可以将进、出气流接触的有效面积增大20～40％，使热利用率增大。

在换热器(代号:16)中，通过在换热器(代号:16)中增加横向档板分流并延长气流在换热器(代号:16)内停留时间并增加进气流与出气流交叉的次数和有效接触面积，通过这样的结构设计，能保证本装置达到最佳的换热效果，提高热量的回收利用率。

第五方面，在氧化燃烧室内设有内保温层，防止催化剂直接与侧面钢板接触，这样可以大大减少催化剂与钢板之间的空隙，也可增强催化剂层的保温效果，进而缩短催化剂的升温时间，内保温在传统的催化燃烧装置中是没有添加的，这一创新为本方案独创。同时内胆与外壳之间填充有外保温层。一般其他厂家设置的外保温层只有50～100mm，而本方案设置的厚度为200～250mm，能充分的减小热量向外界传递，为催化剂层的升温提供了有力的保障。

内胆(代号:19)与外壳(代号:20)之间填充有保温层，填充的外保温层(代号:18)厚度在200mm左右，厚度是经过热计算和实践经验中总结出来的，按此厚度填充的保温层能保证外壳温度低于国家标准中要求的60℃以下，具有较好的隔热效果，减小了外壳的热量散失的损失。

通过对以上五方面的设计，催化燃烧装置在结构上有了实质的改善，也就更能提高催化燃烧的效果，提高挥发性有机废气的净化效率，以保证催化燃烧装置安全、平稳、达标地运行，也为改善环境提供了保障。

本方案公开的装置、零部件，除有特别说明外，均可以采用本领域公知的通用、惯用的方案实现。本方案高效的催化燃烧装置并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。