一种具有自适应进气功能的催化床结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有自适应进气功能的催化床结构，属于化工反应设备技术领域。所述结构主要包括上、下催化床和气流分布机构，气流分布机构在上、下催化床中间，上、下催化床在气流方向上分隔成两个以上单元空间；催化剂在单元空间中交错间隔分布；气流分布机构主要由框架、折流板、温度响应部件和联动机构组成；气流分布机构可以随催化床中气流温度的升高而改变气流在所述催化床结构中的分布。所述催化床结构可控制进入催化床参与反应的气体流量，反应产生的热量被更多地带出催化床，使得催化床工作温度不至于过高，增加了高氢气浓度时的操作安全性；所述催化床结构无需外部提供动力仅依靠自身工作时气体反应产生的热量自发运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有自适应进气功能的催化床结构，具体涉及一种利用自身工作时气体反应产生的热量来驱动控制催化床内部气流分布的催化床结构，所述催化床结构特别适用于现有非能动氢气复合装置，可使进入催化床并参与反应的气体流量得到控制；同时，反应产生的热量被更多地带出催化床，使得催化床的工作温度不至于过高；所述催化床结构无需外部提供动力仅依靠自身工作时气体反应产生的热量自发运行，属于化工反应设备

技术介绍
氢气是一种易燃易爆气体，在空气中的含量达到一定的浓度将会存在爆炸的危险。核电站在发生某些事故时安全壳内将产生大量氢气，为消除核电站在事故状态时释放出的氢气，保护安全壳免于氢气爆炸的危险，现有核电站普遍采用氢气复合装置来消除氢气，其中，包括在严重事故状态下使用的非能动氢气复合装置。此种氢气复合装置无需外部提供能源，依靠布置在所述装置下部的催化床将氢气与氧气复合生成水并放出热量，所述装置内部反应后的热空气与所述装置外部的环境空气由于温度不同而存在密度差，所述装置壳体具有一定的高度，在重力的作用下，反应后的热空气在所述装置内部上升并从所述装置顶部排出，所述装置周围的含氢空气从所述装置底部进入催化床进行反应，如此周而复始，自发运行。根据其工作原理，现有非能动氢气复合装置的进气量随着空气中氢气浓度的增加而增加，这将导致在较高的氢气浓度时，装置催化床内部的温度会较高甚至达到氢气的点火温度，原本为了防止氢气爆炸的氢气复合装置反而可能成为导致氢气爆炸或燃烧的点火源。因此，在较高的氢气浓度时，现有非能动氢气复合装置具有一定的安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种具有自适应进气功能的催化床结构，所述催化床结构特别适用于现有非能动氢气复合装置，可利用所述装置工作时产生的热量来驱动控制催化床内气流分布的结构，使得在氢气浓度较高的情况下，进入所述装置的气体只有一部分参与反应，从而大大降低催化床内产生的反应热；同时，未参与反应的气体作为冷却气体将反应产生的部分热量带出催化床，进一步降低催化床的温度。本技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种具有自适应进气功能的催化床结构，所述结构主要包括上催化床、下催化床和气流分布机构，气流分布机构设置在上催化床和下催化床的中间，气流分布机构可以随催化床中气流温度的升高而改变气流在所述催化床结构中的分布。上催化床和下催化床结构相同，均在气体流通方向上通过隔板分隔成两个以上的单元空间，每个单元空间形成独立的气流通道；催化剂在上催化床的单元空间中间隔分布，在下催化床的单元空间中间隔分布，同时，满足在上催化床和下催化床中交错分布，即在上催化床中一个单元空间有催化剂，下催化床中对应的单元空间无催化剂。所述气流分布机构主要由框架、折流板、温度响应部件和联动机构组成。框架由A侧板和B侧板交替重复组成，将所述气流分布机构分隔成两个以上的单元空间，与在气流方向上对应的上催化床和下催化床中的单元空间尺寸相同；每个框架中都设有一块折流板，折流板下端通过铰链连接在框架A侧板底部，折流板上端为自由端，每块折流板之间通过联动机构连接实现联动；气流分布机构中，在与下层催化床设有催化剂的单元空间对应的任意一个单元空间中设有温度响应部件，温度响应部件一端固定在框架B侧板顶部，另一端为自由端，温度响应部件的宽度应满足支撑折流板，且在气体流通截面上对气流造成的影响不计，在气流温度未升高至温度响应部件发生形变时，温度响应部件呈水平状态支撑折流板，使折流板呈竖直状态靠在框架A侧板上，当温度升高至温度响应部件发生形变，不再支撑折流板，折流板在自身重力的作用下倾倒，上端靠在框架B侧板上；气流分布机构中设有温度响应部件的单元空间为触发单元，其余的单元空间为联动单元。其中，优选框架A侧板和B侧板为格栅结构，既可提供一定强度的支撑又不会对气流产生显著的响应。折流板为宽度与框架A侧板和B侧板尺寸相同的薄板，在自身重力的作用下倾倒后在气体流通下保持倾倒状态，用来改变气体的流通通道。可在框架A侧板底部固定设置轴套，折流板底部固定转轴，转轴固定在轴套中实现铰链连接，折流板在自由状态下可倾倒至自由端靠在框架B侧板上。温度响应部件可根据所需变形的温度采用相应的热敏材料制成，优选采用双金属片，只要其允许使用温度范围能够包络催化床工作温度范围即可，更优选为GB/T 4461-2007中的热双金属带材。可通过在触发单元的温度响应部件的固定端设置圆孔，在框架B侧板上端设置带有调节螺钉的固定端，将温度响应部件的固定端由两个压紧螺母固定在调节螺钉上，温度响应部件相对折流板自由端的位置可通过调节其固定在调节螺钉上的位置来调节以调整临界温度。联动机构可通过在联动单元的折流板与触发单元的折流板设置连杆铰链连接实现联动。优选上催化床、下催化床和气流分布机构中的每个单元空间尺寸大小相同。本技术所述具有自适应进气功能的催化床结构工作方式如下：当进气气流中的氢气浓度较低时，进气气流首先从下催化床底部进入所述催化床结构，由于所述催化床结构中，上催化床、下催化床下被隔板分隔成若干彼此独立的单元空间，因此，只有进入含有催化剂的单元空间的气流进行了氢氧复合反应，而进入无催化剂单元空间的气流则没有反应，此时气流温度较低，通过气流分布机构触发单元的气流温度未达到温度响应部件发生形变的温度，气流分布机构不动作，温度响应部件呈水平状态支撑折流板，使折流板呈竖直状态靠在框架A侧板上，进入所述催化床结构的气流一部分依次通过相对应的下催化床中有催化剂的单元空间、气流分布机构单元空间和上催化床中无催化剂的单元空间，另一部分依次通过相对应的下催化床中无催化剂的单元空间、气流分布机构单元空间和上催化床中有催化剂的单元空间，从总体来看，一部分气流在下催化床中进行了反应，剩余气流在上催化床中进行了反应，即进入所述催化床结构的气流分开且全部参加了催化反应。随着空气中氢气浓度的增加进气量增加，氢气浓度升高使通过所述催化床结构的气流温度升高，从下层催化床中有催化剂的单元空间出来的气流温度升高至温度响应部件向上弯曲变形超过折流板自由端，气流分布机构动作，温度响应部件不再支撑折流板，折流板在自身重力的作用下倾倒，自由端靠在框架B侧板上，在联动机构的作用下，联动单元的折流板同时倾倒，气流分布机构动作完成，使气流通道发生改变，从下催化床中有催化剂的单元空间出来的气流导向上催化床中有催化剂的单元空间，从下催化床中无催化剂的单元空间出来的气流导向上催化床中无催化剂的单元空间，从总体来看，此时只有一部分的气流参加所述催化床的催化反应，另一部分气流没有参加反应而是直接从所述催化床结构的内部流走并带出了部分反应热。有益效果本技术提供了一种具有自适应进气功能的催化床结构，所述催化床结构通过上催化床、气流分布机构和下催化床中的结构设计，可通过改变参加催化反应的气流量来降低所述催化床结构的温度，同时又增大了所述催化床结构的散热效果，尤其适用于非能动氢气复合装置，增加了其在高氢气浓度时的操作安全性。附图说明图1为实施例1中所述催化床结构气流分布机构未动作时的结构示意图。图2为实施例1中所述催化床结构气流分布机构动作时的结构示意图。图3为实施例1中气流分布机构的结构和工作原理示意图。其中，1—上催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自适应进气功能的催化床结构，其特征在于：所述结构主要包括上催化床(1)、下催化床(3)和气流分布机构(2)，气流分布机构(2)设置在上催化床(1)和下催化床(3)的中间；上催化床(1)和下催化床(3)结构相同，均在气体流通方向上分隔成两个以上的单元空间，每个单元空间形成独立的气流通道；催化剂(5)在上催化床(1)和下催化床(3)的单元空间中交错间隔分布；所述气流分布机构(2)主要由框架、折流板(11)、温度响应部件(13)和联动机构(8)组成；框架由A侧板(9)和B侧板(10)交替重复组成，将所述气流分布机构(2)分隔成两个以上的单元空间，与在气流方向上对应的上催化床(1)和下催化床(3)中的单元空间尺寸相同；每个框架中都设有一块折流板(11)，折流板(11)下端通过铰链连接在框架A侧板(9)底部，折流板(11)上端为自由端，每块折流板(11)之间通过联动机构(8)连接实现联动；气流分布机构(2)中，在与下层催化床设有催化剂(5)的单元空间对应的任意一个单元空间中设有温度响应部件(13)，温度响应部件(13)的材料为热敏材料，一端固定在框架B侧板(10)顶部，另一端为自由端，温度响应部件(13)的宽度满足支撑折流板(11)，且在气体流通截面上对气流造成的影响不计，在气流温度未升高至温度响应部件(13)发生形变时，温度响应部件(13)呈水平状态支撑折流板(11)，使折流板(11)呈竖直状态靠在框架A侧板(9)上，当温度升高至温度响应部件(13)发生形变，不再支撑折流板(11)，折流板(11)在自身重力的作用下倾倒，上端靠在框架B侧板(10)上；气流分布机构(2)中设有温度响应部件(13)的单元空间为触发单元(6)，其余的单元空间为联动单元(7)。...

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应进气功能的催化床结构，其特征在于：所述结构主要包括上催化床(1)、下催化床(3)和气流分布机构(2)，气流分布机构(2)设置在上催化床(1)和下催化床(3)的中间；上催化床(1)和下催化床(3)结构相同，均在气体流通方向上分隔成两个以上的单元空间，每个单元空间形成独立的气流通道；催化剂(5)在上催化床(1)和下催化床(3)的单元空间中交错间隔分布；所述气流分布机构(2)主要由框架、折流板(11)、温度响应部件(13)和联动机构(8)组成；框架由A侧板(9)和B侧板(10)交替重复组成，将所述气流分布机构(2)分隔成两个以上的单元空间，与在气流方向上对应的上催化床(1)和下催化床(3)中的单元空间尺寸相同；每个框架中都设有一块折流板(11)，折流板(11)下端通过铰链连接在框架A侧板(9)底部，折流板(11)上端为自由端，每块折流板(11)之间通过联动机构(8)连接实现联动；气流分布机构(2)中，在与下层催化床设有催化剂(5)的单元空间对应的任意一个单元空间中设有温度响应部件(13)，温度响应部件(13)的材料为热敏材料，一端固定在框架B侧板(10)顶部，另一端为自由端，温度响应部件(13)的宽度满足支撑折流板(11)，且在气体流通截面上对气流造成的影响不计，在气流温度未升高至温度响应部件(13)发生形变时，温度响应部件(13)呈水平状态支撑折流板(11)，使折流板(11)呈竖直状态靠在框架A侧板(9)上，当温度升高至温度响应部件(13)发生形变，不再支撑折流板(11)，折流板(11)在自身重力的作用下倾倒，上端靠在框架B侧板(10)上；气流分布机构(2)中设有温度响应部件(13)的单元空间为触发单元(6)，其余的单元空间为联动单元(7)。2.根据权利要求1所述的一种具有自适应进气功能的催化床结构，其特征在于：框架A侧板(9)和B侧板(10)为格栅结构。3.根据权利要求1所述的一种具有自适应进气功能的催化床结构，其特征在于：折流板(11)为宽度与框架A侧板(9)和B侧板(10)尺寸相同的薄板，在自身重力的作用下倾倒后在气体流通下保持倾倒状态，改变气体的流通通道。4.根据权利要求1所述的一种具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛立宏，朱敏，徐月，姜韶堃，李琳，赵罗生，杨庆平，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一八研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13