一种高效长寿命氮氧化物转换器的制作方法

1.本实用新型涉及一种高效长寿命氮氧化物转换器，尤其涉及将no2转化为no的转换器。


背景技术：

2.烟气连续监测系统cems中需要监测nox，nox主要包括no和no2，no通过紫外荧光技术可以检测，no2则无法通过该技术检测出来，所以通用做法是将no2还原成no，然后测出no总量来换算成nox总量。
3.虽然cems已经进入成熟阶段，但是no2检测问题相对比较普遍，大部分厂家的转换效率出厂就达不到环保76标准的≥95％的指标，有的运行了几天或者几周就转换率急剧下降，根本无法保证no的测量准确性。
4.某篇专利提到的方案，是采用钼催化剂和活性炭催化剂依次填充，实际效果并不理想。由于一般活性炭具有多孔结构容易吸附so2和no气体，另外活性炭催化剂与钼催化的反应条件并不相同，所以该新型氮氧化物转换器不但气阻大，而且存在很多副作用，另外活性炭是消耗型的，容易导致催化剂坍塌，导致催化效率急剧下降。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种高效长寿命氮氧化物转换器。
6.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳，金属外壳内设置有低气阻填料催化剂。
7.作为优选，本实用新型的低气阻填料催化剂为螺旋状结构。考虑到钼对于催化效果有比较明显的作用，有的公司采用钼网，但是钼网编织成本较高，另外颗粒状的钼仅只有表面起作用，浪费严重。本实用新型改变钼的结构形式，使得在微小空间里面的钼的密度最高且获得较低的气阻。直径控制在1-3mm之间，长度控制在2-5mm之间，可根据气阻行适当调配，该填料可直接填充到催化炉中，可适当用力下压，将催化剂压实。降低气阻，提高催化效率，且能够承受一定压力。
8.作为优选，本实用新型的低气阻填料催化剂为丝网滤片结构。通过一层一层叠加上去，布满整个催化炉中，直径一般为5mm-30mm以内，典型值选15mm，壁厚2-5mm，滤片厚度也可以做成与催化炉的内部深度一样，丝网精度一般控制在100um-20um之间。
9.作为优选，本实用新型的低气阻填料催化剂为玻璃碳颗粒结构。玻璃碳是耐高温的纯碳结构，玻璃碳颗粒大小优选为1-3mm。
10.作为优选，本实用新型的金属外壳内设置有预热腔、加热装置以及填料腔。预热腔可以提高进气温度，使得气体进入填料腔的时候温度能达到最佳的反应条件。低气阻填料催化剂安装在填料腔内。
11.作为优选，本实用新型的填料腔位于金属外壳内层，预热腔位于金属外壳外层，本
实用新型指的预热腔位于金属外壳外层、填料腔位于金属外壳内层是指：填料腔和预热腔都在金属外壳内部，但是相对应的，填料腔在内层，预热腔在外层，是一个相对位置关系。金属外壳为圆柱状结构，内层为填料腔，外层为预热腔，低气阻填料催化剂安装在填料腔内。
12.作为优选，本实用新型的填料腔和预热腔并排设置。金属外壳为长方体结构，一侧为填料腔，另外一侧为预热腔，气体进入预热腔之后从金属外壳底部进入填料腔，预热腔和填料腔在金属外壳内底部连通。这样的结构使得转换器整体可以更加方便使用在方形的结构中，金属外壳结构可以做的比较扁平，方便在空间较为扁平的空间内安装和使用。
13.作为优选，本实用新型的加热装置、填料腔、预热腔从内层向外层排列。金属外壳一般为圆柱状结构，加热装置设置在最内层，加热装置插入到填料腔内，填料腔外侧为预热腔，预热腔和填料腔通过金属外壳内底部连通。由于加热装置直接插入到填料腔内部，使得通过加热装置可以更加直接地控制填料腔内的温度，减小温度控制不确定度，增加温度控制的精准度，提转换效率和使用寿命。
14.作为优选，本实用新型的金属外壳内设置有加热器和\或金属外壳外设置有加热器。金属外壳内的加热器可以设置在金属外壳内壁面或者其他位置，金属外壳外加热器可以包裹金属外壳外壁。通过程序定时控制温度，从而使得内侧催化剂升温，提高反应效率；或者通过内侧加热的方法，以弥补在固定温度下催化剂效率逐渐下降的趋势，提高使用寿命。外部基础加热，保证催化效率，考虑到催化剂内部填充的温度梯度，需要通过定期控制内侧催化剂的反应温度，来进一步提高使用寿命。
15.作为优选，本实用新型的填料腔分成上层填料腔和下层填料腔，上层填料腔放置玻璃碳催化填料，下层填料腔放置钼催化填料，上层填料腔温控在180-650℃，下层填料腔温控在300-500℃，分段加热。
16.作为优选，本实用新型所述金属外壳内还设置有弹簧和可移动滤片，所述弹簧和可移动过滤片连接。当催化剂使用一段时间后会逐渐消耗，特别是玻璃碳，导致催化剂坍塌，气体经过催化剂的截面越来越小甚至导致不经过催化剂，这样会导致催化效率直接下降。所以我们提出增加一个弹簧机械装置，来驱动可移动滤片，从而使得催化剂被充分压实，不至于坍塌，使得气体充分与催化剂接触，提高催化效率。
17.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：采样螺旋状的钼丝，增大接触面积，单位体积密度增加，且气阻较小。或者制作成丝网滤片结构，增加催化剂密度，同时也不影响气阻。增加预热设计，节约了能源，提高了效率和使用寿命。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例1的螺旋状的低气阻填料催化剂的结构示意图。
19.图2是本实用新型实施例2的丝网滤片结构的低气阻填料催化剂的结构示意图。
20.图3是本实用新型实施例3的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
21.图4是本实用新型实施例4的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
22.图5是本实用新型实施例5的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
23.图6是本实用新型实施例6的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
24.图7是本实用新型实施例7的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
25.图8是本实用新型实施例8的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
26.图9是本实用新型实施例9的高效长寿命氮氧化物转换器的结构示意图。
27.图10是本实用新型实施例9的高效长寿命氮氧化物转换器的金属外壳的剖视图。
28.标号说明：低气阻填料催化剂100，金属外壳200，填料腔202，预热腔204，加热装置300，加热装置301，加热装置302进气管400，出气管402，上层填料腔502，下层填料腔504，弹簧602，可移动滤片604。
具体实施方式
29.下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
30.实施例1：
31.参见图1，本实施例的高效长寿命氮氧化物转换器使用的低气阻填料催化剂100为螺旋状结构。本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器的低气阻填料催化剂100直径控制在 1-3mm之间，长度控制在2-5mm之间，可根据气阻行适当调配，该填料可直接填充到催化炉中，可适当用力下压，将催化剂压实。降低气阻，提高催化效率，且能够承受一定压力。螺旋状结构使得低气阻填料催化剂100具有很低的气阻，且螺旋状结构类似弹簧具有一定弹性，能够承受一定的压力。
32.实施例2：
33.参见图2，本实施例的高效长寿命氮氧化物转换器使用的低气阻填料催化剂100为丝网滤片结构。通过一层一层叠加上去，布满整个催化炉中，直径一般为5mm-30mm以内，典型值选15mm，壁厚2-5mm，滤片厚度也可以做的与催化炉的内部深度一样，丝网精度一般控制在100um-20um之间。丝网滤片结构具有一定空隙率，可以降低气阻，且提高和气体接触面积，提高催化效率。而且丝网滤片结构可以通过一层一层叠上去，方便安装和维护。
34.实施例3：
35.参见图3，本实施例的高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳200，金属外壳200上设置有进气管400、出气管402，金属外壳200内设置有预热腔204和填料腔202。
36.本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器的金属外壳200为圆柱状结构，内层为填料腔202，外层为预热腔204，低气阻填料催化剂100安装在填料腔202内。实现金属外壳200 结构紧凑，在相同填料量的情况下，可以实现更加小巧的结构。出气管402和填料腔202 连通，出气管402设置于金属外壳200顶部，进气管400设置于金属外壳200侧部，进气管400和预热腔204连通。出气管402位于金属外壳200的轴线位置，预热腔为夹层结构，环绕在填料腔202外侧。本实用新型中的高效长寿命氮氧化物转换器使用的时候，进气管 400进气，进入预热腔204内，在外部加热的作用下，气体预热到反应温度，然后气体进入填料腔202内，填料腔202内的低气阻填料催化剂100接触，进行反应，实现催化。由于预热腔204环绕填料腔202，所以预热腔204的温度也能起到保温填料腔202的作用，使得温度更加均衡。
37.实施例4：
38.参见图4，本实施例中高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳200，金属外壳200上设置有进气管400、出气管402，金属外壳200内设置有预热腔204和填料腔202。填料腔 202和预热腔204并排设置。金属外壳200为长方体结构，一侧为填料腔202，另外一侧为预热腔204，气体进入预热腔204之后从金属外壳200底部进入填料腔202，预热腔204和填料腔
202在金属外壳200内底部连通。这样的结构可以使得金属外壳200整体可以更加方便使用在方形的结构中，可以使得金属外壳200可以做的比较扁平，方便在空间较为扁的空间内安装和使用。
39.图4左侧为填料腔202，右侧为预热腔204，进气管400和预热腔204相连通，出气管 402和填料腔202连通，进气通过进气管400进入图4右边的预热腔204内，，然后气体进入到图4左边的填料腔202内，和低气阻填料催化剂100进行接触反应，反应之后从出气管402排出。由于长方形结构且比较扁平，所以可以方便设置和更换，整体也比较紧凑。
40.实施例5：
41.参见图5，本实施例的高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳200，金属外壳200上设置有进气管400、出气管402，金属外壳200内设置有加热装置300、预热腔204和填料腔202。加热装置300、填料腔202、预热腔204从内层向外层排列。金属外壳200一般为圆柱状结构，加热装置300设置在最内层，加热装置300插入到填料腔202内，填料腔202 外侧为预热腔204，预热腔204和填料腔202通过金属外壳200内底部连通。由于加热装置 300直接插入到填料腔202内部，使得通过加热装置300可以更加直接地控制填料腔202内的温度，减小温度控制不确定度，增加温度控制的精准度，提高转换效率和使用寿命。
42.本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器设置有内部的加热装置300，当然本实用新型中可以设置外部的加热装置300，也可以同时设置内部的加热装置300和外部的加热装置 300。
43.本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器加热装置300，填料腔202、预热腔204同轴设置，可以使得温度场均匀布置，提高效率。
44.本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器加热装置300预热腔204为夹层结构，本实施例的高效长寿命氮氧化物转换器使用的时候，通过进气管400进气，气体进入预热腔204 内，本实施例中预热腔204内壁设置有加热装置300，加热装置300加热进入预热腔204内的气体。气体在预热腔204内预热，然后进入填料腔202内，由于填料腔202内的加热装置300已经将填料腔202内的低气阻填料催化剂100加热到合适温度，所以气体进入填料腔202之后不会发生温度降低的现象，可以直接发生催化反应，提高效率。
45.实施例6：
46.参见图6，本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳200，金属外壳200 上设置有进气管400、出气管402，金属外壳200内设置有预热腔204和填料腔202。金属外壳200一般为圆柱体结构，填料腔202比较短，填料腔202和金属外壳200内地面留出一定距离，不需要设计单独的预热管路，配合安装在填料腔202内的低气阻填料催化剂100，可以整体上实现氮氧化物转换器的高效长寿命。
47.本实施例中，填料腔202长度较短，预热腔204长度较长，填料腔202半包容于预热腔204内，由于预热腔204内充分利用了空间，使得预热腔204的空间更大，增加气体容量，也增加了温度惯性，增加了温度稳定性，且该结构简单。进气管400插入到预热腔204 内，出气管402连通填料腔202。使用的时候，进气从进气管400进入到预热腔204内，预热腔204内设置有加热装置300，可以将气体加热到合适的温度，然后进入到填料腔202内，气体和填料腔202内的低气阻填料催化剂100接触，实现催化，最后从出气管402排出。
48.实施例7：
49.参见图7，本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳200，金属外壳200 上设置有进气管400、出气管402，本实施中的加热装置300有两个，分别为加热装置301 和加热装置302，金属外壳200外可以设置有两个加热装置301和加热装置302，金属外壳 200内设置有预热腔204、填料腔202、弹簧602和可移动滤片604，弹簧602和可移动滤片604连接。预热腔204为夹层结构，填料腔202分成上层填料腔502和下层填料腔504，上层填料腔502放置玻璃碳催化填料，下层填料腔504放置钼催化填料。下层填料腔504 设置有支撑柱。上层填料腔502和下层填料腔504之间通过隔层分隔。玻璃碳催化填料对反应也有一定的作用，可采用预热腔先进入下层填料腔504，温控在300-500℃，然后进入上层填料腔502，温控在180-650℃，分段加热，取各填料最合适的反应温度，从而达到最优的转换效率和更长的使用寿命。弹簧602和可移动滤片604连接，当催化剂使用一段时间后会逐渐消耗，特别是玻璃碳，导致催化剂坍塌，气体经过催化剂的截面越来越来甚至导致不经过催化剂，这样会导致催化效率直接下降。所以我们提出增加一个弹簧602机械装置，来驱动可移动滤片604，从而使得催化剂被充分压实，不至于坍塌，使得气体充分与催化剂接触，提高催化效率。
50.本实施例中分隔上层填料腔502和下层填料腔504的隔层位于金属外壳200的偏上部位，弹簧是被压的状态，当逐渐消耗，弹簧会逐渐伸开，控制可移动滤片移动，直至玻璃碳被压实。加热是分开的，加热装置301的加热温度为180-650℃，加热装置302的加热温度为300-500℃。
51.实施例8：
52.参见图8，本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器包括金属外壳200，金属外壳200 上设置有进气管400、出气管402，本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器还包括弹簧 602和可移动滤片604，弹簧602和可移动滤片604连接，金属外壳200设置有填料腔202，填料腔202分成左侧填料腔502和右侧填料腔504，左侧填料腔502填充钼催化填料，右侧填料腔504填充玻璃碳催化填料，填料腔502位于左边，填料腔504位于右边。当催化剂使用一段时间后会逐渐消耗，特别是玻璃碳，导致催化剂坍塌，气体经过催化剂的截面越来越小甚至导致不经过催化剂，这样会导致催化效率直接下降。所以我们提出增加一个弹簧602机械装置，来驱动可移动滤片604，从而使得催化剂被充分压实，不至于坍塌，使得气体充分与催化剂接触，提高催化效率。本实施例的高效长寿命氮氧化物转换器使用的时候，气体通过进气管400进入，然后穿过可移动滤片604进入左侧填料腔502和催化填料接触，然后进入右侧填料腔504和催化填料接触，最后气体从出气管402出来。玻璃碳催化填料对反应也有一定的作用，可采用预热腔先进入左侧填料腔502，温控在180-650℃，然后进入右侧填料腔504，温控在180-650℃，分段加热，取各填料最合适的反应温度，从而达到最优的转换效率和更长的使用寿命。
53.本实施例中，右边的弹簧602的运动过程，正常情况下是受压迫的状态，当填料消耗后，弹簧会向左移动，顶住右边的可移动滤片604往左移动，使得催化调料一直处于被压实状态。
54.实施例9：
55.参见图9-图10，本实施例中的高效长寿命氮氧化物转换器和实施例4中的高效长寿命氮氧化物转换器其他部件都一致，本实施例比实施例4多出弹簧602和可移动滤片604，弹簧602和可移动滤片604连接，当催化剂使用一段时间后会逐渐消耗，特别是玻璃碳，导致
催化剂坍塌，气体经过催化剂的截面越来越小甚至导致不经过催化剂，这样会导致催化效率直接下降。所以我们提出增加一个弹簧602机械装置，来驱动可移动滤片604，从而使得催化剂被充分压实，不至于坍塌，使得气体充分与催化剂接触，提高催化效率。参见图9，方管和机加工的结构图，在x方向和y方向延伸可以增加通道个数，在y方向上可以缩短和加长，缩短的结构可以应用在扁平的机箱结构中，竖直放置可以防止催化剂消耗导致的坍塌问题。水平放置，则内部需要增加弹簧的结构。整个结构可延伸为矩阵结构。
56.本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。