脱硝一体化催化氧化炉

841 编辑：中冶有色技术网来源：北京中航机电研究所

2024-03-14 15:09:55

权利要求书： 1.一种脱硝一体化催化氧化炉，其特征在于：包括内壳体和外壳体，所述内壳体和所述外壳体之间设有保温层，所述外壳体的左侧设有进气口，所述外壳体的上侧设有出气口，所述外壳体的右侧设置检修门，所述检修门上对称设有把手；

所述内壳体的内部从左到右依次设置有喷氨格栅、换热器、电加热器、第一蓄热陶瓷层、OC催化层、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层，所述内壳体中部水平方向设有支撑托板，所述支撑托板的上表面与所述电加热器、第一蓄热陶瓷层、OC催化层、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层的底面相贴合，所述支撑托板的周壁与所述内壳体的内壁焊连，所述支撑托板的下方设有回风烟道。

2.根据权利要求1所述的一种脱硝一体化催化氧化炉，其特征在于：所述进气口上设有热电偶，所述出气口上设有热电偶，所述换热器、电加热器、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层右侧分别设有热电偶。

3.根据权利要求1所述的一种脱硝一体化催化氧化炉，其特征在于：所述OC催化层右侧设有若干均匀分布的热电偶，所述OC催化层的上方设有爆破片。

4.根据权利要求1所述的一种脱硝一体化催化氧化炉，其特征在于：所述换热器包括若干均匀分布的换热管，所述换热管为中空结构，所述换热管的顶端与所述出气口相连通，所述换热管的底端与所述支撑托板相连通。

5.根据权利要求1所述的一种脱硝一体化催化氧化炉，其特征在于：所述内壳体与所述支撑托板之间设有玻璃棉，所述玻璃棉设置于所述第一蓄热陶瓷层、OC催化层、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层四周的间隙内。

6.根据权利要求1所述的一种脱硝一体化催化氧化炉，其特征在于：所述外壳体的底部设有第一支撑方管，所述内壳体的底部设有第二支撑方管，所述第二支撑方管的底端与所述外壳体的内壁固定连接。

说明书：一种脱硝一体化催化氧化炉技术领域[0001] 本实用新型涉及催化氧化炉技术领域，尤其是涉及一种脱硝一体化催化氧化炉。背景技术[0002] 行业内对OC废气治理过程中氮氧化物(NOX)排放浓度不够重视，常常忽略对NOX的治理。若OC废气中含有氮元素时，经过催化氧化炉后，NOX排放浓度很难达标。[0003] 催化氧化炉也称CO炉，是一种OC废气处理设备，它是在“OC催化剂”的作用下，在较低的温度下(300～320℃)使OC废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成H2O和CO2，达到治理的目的。催化氧化反应是放热反应，废气经过“OC催化剂”层时温度升高，升高幅度跟废气中OC浓度正相关。一般来说这种催化氧化炉用“OC催化剂”对无机物(诸如NH3等)无催化氧化效果。[0004] 脱硝反应器也叫SCR反应器，是一种NOX处理装置，它是在“脱硝催化剂”的作用下，在适当的温度(300～420℃)下使NH3与废气中的NOX发生氧化还原反应，生成H2O和N2。[0005] 现有技术中，一般都采用炉后脱硝工艺控制NOX的排放浓度。炉后脱硝需要安装一套完整的、独立的脱硝反应器(SCR反应器)，而CO炉和SCR反应器相互独立。一方面，废气温度难以精确控制，影响脱硝效率，一旦温度过高，容易造成脱硝催化剂失活，重新更换价格昂贵的脱硝催化剂，极大增加了能源消耗以及运行、维护成本。另一方面，一套完整的脱硝设备，投资成本增加过大、占地面积大，业主难以接受，且多数工厂没有足够的空间容纳较多设备，特别是一些老旧厂房以及一些改造项目，可用空间有限，配置独立的脱硝设备更难以实现。[0006] 因为脱硝反应器(SCR反应器)中高温脱硝催化剂适用温度范围稍高于OC催化剂但又相差不大，这就为在同一装置内同时处理OC废气和NOX提供可能。实用新型内容

[0007] 本实用新型的目的是提供一种脱硝一体化催化氧化炉，同时处理OC废气和NOX，解决了OC废气处理NOX不达标的问题。[0008] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种脱硝一体化催化氧化炉，包括内壳体和外壳体，所述内壳体和所述外壳体之间设有保温层，所述外壳体的左侧设有进气口，所述外壳体的上侧设有出气口，所述外壳体的右侧设置检修门，所述检修门上对称设有把手；[0009] 所述内壳体的内部从左到右依次设置有喷氨格栅、换热器、电加热器、第一蓄热陶瓷层、OC催化层、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层，所述内壳体中部水平方向设有支撑托板，所述支撑托板的上表面与所述电加热器、第一蓄热陶瓷层、OC催化层、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层的底面相贴合，所述支撑托板的周壁与所述内壳体的内壁焊连，所述支撑托板的下方设有回风烟道。[0010] 优选的，所述进气口上设有热电偶，所述出气口上设有热电偶，所述换热器、电加热器、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层右侧分别设有热电偶。[0011] 优选的，所述OC催化层右侧设有若干均匀分布的热电偶，所述OC催化层的上方设有爆破片。[0012] 优选的，所述换热器包括若干均匀分布的换热管，所述换热管为中空结构，所述换热管的顶端与所述出气口相连通，所述换热管的底端与所述支撑托板相连通。[0013] 优选的，所述内壳体与所述支撑托板之间设有玻璃棉，所述玻璃棉设置于所述第一蓄热陶瓷层、OC催化层、第二蓄热陶瓷层、脱硝催化层四周的间隙内。[0014] 优选的，所述外壳体的底部设有第一支撑方管，所述内壳体的底部设有第二支撑方管，所述第二支撑方管的底端与所述外壳体的内壁固定连接。[0015] 因此，本实用新型采用上述一种脱硝一体化催化氧化炉，其技术效果如下：[0016] (1)本实用新型设置有第二蓄热陶瓷层，位于脱硝催化层前端，有效存蓄高温时段的热量，既防止脱硝催化剂受到高温的冲击，又在低温时段释放热量给低温气体，避免了催化氧化过程由于废气浓度波动造成脱硝段废气温度难以精确控制的情况，使得装置运行安全、可靠。[0017] (2)本实用新型设置有若干热电偶，与电加热器相配合，可以精确控制脱硝温度，避免了炉后脱硝废气温度较低时段的补温过程，使催化剂一直在高活性温度段运行，脱硝效率高。[0018] (3)本实用新型设置有换热器，低温烟气从换热器外通过、高温烟气从换热器内通过，两者通过换热器的导热作用实现热交换，回收余热、节约能源。[0019] (4)本实用新型采用一体化结构模式，解决了OC废气处理NOX不达标的问题，整体结构布置紧凑，设备简单、工艺经济可靠，节约了制作成本。[0020] (5)本实用新型整个装置的占地面积小，安装布置灵活，适用各类OC治理项目改造。[0021] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。附图说明[0022] 图1是本实用新型一种脱硝一体化催化氧化炉实施例的结构示意图。[0023] 附图标记[0024] 1、内壳体；2、外壳体；3、保温层；4、进气口；5、出气口；6、喷氨格栅；7、换热器；8、电加热器；9、第一蓄热陶瓷层；10、OC催化层；11、第二蓄热陶瓷层；12、脱硝催化层；13、爆破片；14、玻璃棉；15、热电偶；16、检修门；17、把手；18、支撑托板；19、回风烟道；20、第一支撑方管；21、第二支撑方管。具体实施方式[0025] 以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。[0026] 除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0027] 如图1所示，一种脱硝一体化催化氧化炉，包括内壳体1和外壳体2，内壳体1采用碳钢防腐材质，外壳体2采用镀锌钢板材质，构成了本装置的主体框架。内壳体1和外壳体2之间设有保温层3，保温层3主要是隔绝装置内的OC废气和外部空气之间的传热，防止装置内的热量散失。外壳体2的底部设有第一支撑方管20，内壳体1的底部设有第二支撑方管21，第二支撑方管21的底端与外壳体2的内壁固定连接。第一支撑方管20与第二支撑方管21共同支撑本装置的整体重量，其中第一支撑方管20兼具了支腿作用，方便本装置的安装固定。[0028] 本装置的进风采用左进上出方式，外壳体2的左侧设有进气口4，外壳体2的上侧设有出气口5。进气口4和出气口5为方变圆锥形锥兜，其上方分别设有一个热电偶15，方便对进气温度和出气温度进行实时监测。外壳体2的右侧设置检修门16，检修门16上对称设有把手17，便于检修门16的开启。若装置出现运行故障，可以打开检修门16进入装置内部进行设备检修。[0029] 内壳体1的内部从左到右依次设置有喷氨格栅6、换热器7、电加热器8、第一蓄热陶瓷层9、OC催化层10、第二蓄热陶瓷层11、脱硝催化层12，内壳体1中部水平方向设有支撑托板18，支撑托板18的上表面与电加热器8、第一蓄热陶瓷层9、OC催化层10、第二蓄热陶瓷层11、脱硝催化层12的底面相贴合，支撑托板18的周壁与内壳体1的内壁焊连，支撑托板18的下方设有回风烟道19。本装置的设计采用回风模式，即OC废气经进气口4进入后，向后方流动，在到达最后端口折而向前，以相反的方向在回风烟道19内向前流动。

[0030] 喷氨格栅6可以喷射还原剂NH3，NH3与OC废气混合均匀后，在脱硝催化层12的作用下，与NOX反应生成N2，从而实现对NOX的脱除。[0031] 换热器7包括若干均匀分布的换热管，换热管为中空结构，换热管的顶端与出气口5相连通，换热管的底端与支撑托板18相连通。低温烟气从换热管外部通过，从回风烟道19过来的高温烟气从换热管内部通过，两者通过换热管壁的导热作用实现热交换，从而提高来气温度、降低OC废气排放温度，回收余热，节约能源。

[0032] OC催化层10采用OC催化剂，脱硝催化层12采用脱硝催化剂，可以有效降低OC氧化和NOX还原反应的能垒，使相关反应在较低的温度下进行，降低能量损耗。[0033] 第一蓄热陶瓷层9和第二蓄热陶瓷层11具有较大的比热容，可以大幅度地存储热能。第一蓄热陶瓷层9设置于电加热器8与OC催化层10之间，可以避免电加热器8加热时产生的高温对OC催化剂的热冲击。第二蓄热陶瓷层11设置于OC催化层10与脱硝催化层12之间，可以避免高浓度废气催化氧化过程产生的瞬时高温对脱硝催化剂的冲击，延长脱硝催化剂的使用寿命和脱硝效率。[0034] 换热器7、电加热器8、第二蓄热陶瓷层11、脱硝催化层12右侧分别设有热电偶15，OC催化层10右侧设有若干均匀分布的热电偶15，各个热电偶15测得信号均可以传输至电加热器8，便于观测装置内部的各段温度，实现对装置内部温度的精确控制。[0035] OC催化层10的上方设有爆破片13，爆破片13设置于内壳体1和外壳体2上，可以实现装置超温时对装置内工艺设备的安全保护，保证装置的安全运行。若装置内的OC废气浓度过高，催化氧化放热过多，造成炉压瞬间上升，OC催化层10上方的爆破片13就会自行爆破，释放装置内的高温高压气体。[0036] 内壳体1与支撑托板18之间设有玻璃棉14，玻璃棉14设置于第一蓄热陶瓷层9、OC催化层10、第二蓄热陶瓷层11、脱硝催化层12四周的间隙内。玻璃棉14采用耐高温材质，有效避免OC废气逃逸，进一步提高反应效率。[0037] 运行流程：S1、OC废气从进气口4进入，流经喷氨格栅6，喷氨格栅6喷射出来的NH3与OC废气充分混合。S2、OC废气通过换热器7吸收余热至一定温度，再进一步通过电加热器8加热至预设温度。S3、达到预设温度后的OC废气通过第一蓄热陶瓷层9进入OC催化层10，OC废气中的有机物转换成CO2和H2O以及少量的NOX，NH3则不发生反应。S4、催化氧化后的OC废气随后通过第二蓄热陶瓷层11进入脱硝催化层12，此时OC废气中在喷氨格栅6段喷射的NH3与催化氧化段生成的NOX进行反应，生成N2和H2O。S5、此阶段OC废气中的污染物已被完全净化，此时气体温度在350℃左右，流经回风烟道19进入换热器7内，与换热器7外的低温烟气热交换降温后排出。

[0038] 因此，本实用新型采用上述一种脱硝一体化催化氧化炉，采用一体化结构模式，解决了OC废气处理NOX不达标的问题，节约制作成本、节约能源、安装布置灵活。[0039] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。