一种流向变换催化燃烧反应器及反应设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种流向变换催化燃烧反应器，包括用于对废气进行催化反应的催化燃烧室，所述催化燃烧室的两端分别连接有一个蓄热室以交替回收由废气在所述催化燃烧室内进行催化反应所产生的反应热；其中，所述蓄热室与所述催化燃烧室等尺寸相连、且所述蓄热室自连接于所述催化燃烧室的一端向另一端尺寸逐渐变大。本实用新型专利技术还公开了一种流向变换催化燃烧反应设备。通过上述实施方式，其结构简单，反应温度稳定，运行高效，VOCs转化率高，经济性良好。

A Flow-to-Flow Conversion Catalytic Combustion Reactor and Reaction Equipment

The utility model discloses a flow direction shift catalytic combustion reactor, which comprises a catalytic combustion chamber for catalytic reaction of waste gas. The two ends of the catalytic combustion chamber are connected with a regenerator to alternately recover the reaction heat generated by catalytic reaction of waste gas in the catalytic combustion chamber, in which the regenerator is connected with the catalytic combustion chamber of the same size and the like. The regenerator is gradually enlarged from one end connected to the catalytic combustion chamber to the other end. The utility model also discloses a flow direction conversion catalytic combustion reaction device. Through the above implementation, the structure is simple, the reaction temperature is stable, the operation is efficient, the VOCs conversion rate is high, and the economy is good.

【技术实现步骤摘要】
一种流向变换催化燃烧反应器及反应设备
本技术属于挥发性有机废气污染处理领域，尤其涉及一种流向变换催化燃烧反应器及反应设备。
技术介绍
挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds，VOCs)是细颗粒物(fineparticulate，PM2.5)、臭氧(O3)等大气污染物形成的重要前体物。VOCs气体污染正严重影响着我国环境空气质量和人民身体健康，是我国亟需严格控制排放和处理的污染物。催化燃烧法是一种利用催化剂降低化学活化能的特性，促使可燃性的VOCs气体在300-500℃的条件下发生非均相氧化反应，并将有机污染物完全转化为CO2和H2O的VOCs处理方法。催化燃烧法具有低温无焰燃烧的特点，这不仅能有效避免有机物在高温燃烧产生NOX二次污染物，又能解决有机气体在有焰燃烧过程中易发生燃爆的问题，故该技术具有十分广阔的应用前景。其中,流向变换催化燃烧反应器是催化燃烧法的代表反应器之一。流向变换催化燃烧反应器多为圆柱形推流式反应器，其中段为催化反应区，两端则为蓄热区。运行时反应器通过人为非定态的操作方式对气体流向进行周期性的强制变换：首先利用一端的蓄热区将VOCs催化燃烧释放的反应热进行回收，然后变换气体流向，低温的VOCs气体从已完成蓄热的蓄热区进入反应器，气体升温至可进行催化反应的起活温度并在催化区迅速发生氧化分解反应，最后处理后的气体从另一端的蓄热区流出，同时VOCs气体燃烧释放的反应热被回收，以备对下一轮的流向变化后的VOCs气体进行预热利用，该类反应器具有可实现能量平衡自热运行，经济节能的特点。然而,目前流向变换催化燃烧反应器存在飞温和熄火的温度控制问题，运行并不太稳定。其中，飞温是指系统内部温度持续上升并超过反应器允许的最高温度，飞温现象对催化剂损害很大；熄火是指因换向周期过长、进气浓度低或散热量大等因素引起的反应器温度逐渐降低，最终导致达不到催化剂的起活温度，催化反应被迫停止。
技术实现思路
本技术为解决上述技术问题提供一种流向变换催化燃烧反应器及反应设备，其结构简单，反应温度稳定，运行高效，VOCs转化率高，经济性良好。为解决上述技术问题，本技术提供一种流向变换催化燃烧反应器，包括：用于对废气进行催化反应的催化燃烧室，所述催化燃烧室的两端分别连接有一个蓄热室以交替回收由废气在所述催化燃烧室内进行催化反应所产生的反应热；其中，所述蓄热室与所述催化燃烧室等尺寸相连、且所述蓄热室自连接于所述催化燃烧室的一端向另一端尺寸逐渐变大。进一步地，所述催化燃烧室为两端贯通的圆柱结构，所述蓄热室包括两端贯通的圆台段，所述圆台段的变径缩减的一端与所述催化燃烧室等径相连。进一步地，所述蓄热室还包括两端贯通的圆柱段，所述圆柱段与所述圆台段的变径扩大的一端等径相连。进一步地，所述催化燃烧室和单个所述蓄热室的高度比为1：1～1.5；所述蓄热室的圆柱段和圆台段之间的高度比为1：0.5～1；所述催化燃烧室的空速为0.20-0.55m/s，所述蓄热室的圆柱段的空速为0.10-0.33m/s。进一步地，所述蓄热室的底端和所述催化燃烧室的底端均设有多孔承托板。进一步地，所述催化燃烧室和蓄热室外设有保温层。进一步地，所述催化燃烧室外壁装设有预热器。进一步地，所述预热器是包覆所述催化燃烧室外壁设置的云母加热器或玻璃纤维加热器。进一步地，所述蓄热室中填充有蓄热体；所述蓄热体是蜂窝蓄热陶瓷。为解决上述技术问题，本技术提供一种流向变换催化燃烧反应设备，包括如上述任一项实施例所述的流向变换催化燃烧反应器，所述流向变换催化燃烧反应器中一蓄热室远离催化燃烧室的一端分别连接有一进气支管和一出气支管、另一蓄热室远离催化燃烧室的一端也分别连接有一进气支管和一出气支管，各所述进气支管以及所述出气支管上均装设有一电磁阀，各所述电磁阀均电连接至控制器；其中，所述控制器通过控制多个所述电磁阀协作使所述流向变换催化燃烧反应器内交替形成不同流向的气体流路。本技术的流向变换催化燃烧反应器及反应设备，具有如下有益效果：通过在催化燃烧反应室两端设置等尺寸相连的蓄热室、且蓄热室自连接于催化燃烧室的一端向另一端尺寸逐渐变大的结构，该反应器轴向传热效率高，高温平台宽，能有效地避免床层产生局部飞温现象，且VOCs转化率高，运行稳定；适用范围广，对处理的VOCs气体的热值和进气浓度要求低；热量回收效率高，可使反应器实现较长时间的自热运行，经济性良好。附图说明图1是本技术流向变换催化燃烧反应设备结构示意图。图2是图1所示流向变换催化燃烧反应设备中反应器的结构示意图。图3是图1所示流向变换催化燃烧反应设备的催化燃烧室中A部分的放大结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术提供一种流向变换催化燃烧反应设备。该流向变换催化燃烧反应设备包括流向变换催化燃烧反应器、进气管3、出气管4以及阀控系统6。具体而言，流向变换催化燃烧反应器包括一个催化燃烧室2和两个蓄热室。催化燃烧室2用于对废气进行催化反应以净化废气。催化燃烧室2一端连接一蓄热室1a、另一端连接另一蓄热室1b，该两个蓄热室1a、1b用于交替回收由废气在催化燃烧室2内进行催化反应所产生的反应热。其中，蓄热室1a、1b与催化燃烧室2等尺寸相连、且自连接于催化燃烧室2的一端向另一端尺寸逐渐变大，能够避免该反应器在运行过程中出现飞温和熄火的问题。结合图2进行参阅，在一较佳实施例中，催化燃烧室2为两端贯通的圆柱结构，蓄热室1a、1b包括两端贯通的圆台段12，也即催化燃烧室2和蓄热室1a、1b内部均具有腔体结构。其中，圆台段12的变径缩减的一端与催化燃烧室2等径相连。更优地，蓄热室1a、1b还包括两端贯通的圆柱段11，圆柱段11与圆台段12的变径扩大的一端等径相连。由此构成两端蓄热室1a、1b直径大而中间催化燃烧室2直径小呈漏斗状的流向变换催化燃烧反应器。较佳的，催化燃烧室2和单个蓄热室1a、1b的高度比为1：1～1.5。蓄热室1a、1b中的圆柱段11和圆台段12之间的高度比为1：0.5～1。这样的高度比设置，能够保证更好地净化效果。为了实现对废气的催化反应，催化燃烧室2内填充有颗粒催化剂21。颗粒催化剂21可以选用贵金属或金属氧化物催化剂，优选使用含有铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)一种或两种成分的贵金属颗粒催化剂。较佳的，颗粒催化剂21的粒径为1-5mm。进一步地，为了对催化反应所产生的反应热进行回收，蓄热室1a、1b内，具体在圆柱段11和圆台段12内均填充有蓄热体13，较佳的，蓄热体13为莫来石和/或堇青石材质等的蜂窝蓄热陶瓷，其抗压强度≥25MPa，热膨胀系数≤4×10-6/K-1，比热容≥850J/Kg·K。较佳的，蓄热室1a、1b和催化燃烧室2底端均设有多孔承托板71，多孔承托板71具有承托颗粒催化剂21和蓄热体13和分布气流的作用。优选的，蓄热室1a、1b和催化燃烧室2采用法兰8对接连接，以使得安装拆卸更简便。优选的，催化燃烧室2的空速为0.20-0.55m/s，更优选0.25-0.40m/s。气流通过反应器管径较窄的催化燃烧室2时流体速度提高，流体湍动程度加剧，对流传热系数和轴向传热效率提高，催化燃烧室2内的高温平台变宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流向变换催化燃烧反应器，其特征在于，包括：用于对废气进行催化反应的催化燃烧室，所述催化燃烧室的两端分别连接有一个蓄热室以交替回收由废气在所述催化燃烧室内进行催化反应所产生的反应热；其中，所述蓄热室与所述催化燃烧室等尺寸相连、且所述蓄热室自连接于所述催化燃烧室的一端向另一端尺寸逐渐变大。

【技术特征摘要】
1.一种流向变换催化燃烧反应器，其特征在于，包括：用于对废气进行催化反应的催化燃烧室，所述催化燃烧室的两端分别连接有一个蓄热室以交替回收由废气在所述催化燃烧室内进行催化反应所产生的反应热；其中，所述蓄热室与所述催化燃烧室等尺寸相连、且所述蓄热室自连接于所述催化燃烧室的一端向另一端尺寸逐渐变大。2.根据权利要求1所述的流向变换催化燃烧反应器，其特征在于：所述催化燃烧室为两端贯通的圆柱结构，所述蓄热室包括两端贯通的圆台段，所述圆台段的变径缩减的一端与所述催化燃烧室等径相连。3.根据权利要求2所述的流向变换催化燃烧反应器，其特征在于：所述蓄热室还包括两端贯通的圆柱段，所述圆柱段与所述圆台段的变径扩大的一端等径相连。4.根据权利要求3所述的流向变换催化燃烧反应器，其特征在于：所述催化燃烧室和单个所述蓄热室的高度比为1：1～1.5；所述蓄热室的圆柱段和圆台段之间的高度比为1：0.5～1；所述催化燃烧室的空速为0.20-0.55m/s，所述蓄热室的圆柱段的空速为0.10-0.33m/s。5.根据权利要求1所述的流向变换催化燃烧反应器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍健威，陈益清，尹娟，
申请(专利权)人：深圳市正源清环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44