CN202166064U - 蓄热式催化氧化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄热式催化氧化反应器，其壳体的横截面呈圆形，壳体内设有上下分布的催化反应层和蓄热层，所述催化反应层和蓄热层所在的区域被均匀分隔为若干轴向气流通道，所述若干轴线气流通道的下端设有旋转组合阀组，所述旋转组合阀组的轴线与所述壳体的轴线重叠，所述旋转组合阀组包括盘式平面密封旋转换向阀和旋转通气阀。本实用新型的旋转换向阀的阀体相对阀座体间采用平面旋转密封，阀体、阀座体独特的结构设计与其它部件的优化组合，有效地简化了机构，提高了密封效率和运行质量，缩短了气流路线、减少了气流弯曲段，减少了气流的压力损失，旋转通气阀配合旋转换向阀清洗时段的通气，有效清除停留在蓄热层及轴向气流通道内的废气。

Description

蓄热式催化氧化反应器

技术领域

本实用新型涉及一种配置了旋转换向阀和旋转通气阀的蓄热式催化氧化反应器，主要用于净化处理各种含有挥发性有机物的工业有机废气。

背景技术

以高效节能、环保为特征的高温空气燃烧技术（HTAC）广泛应用于工业炉窑领域并且带动相关专业的技术进步，用于有机废气净化技术较先进的蓄热式热力氧化反应炉（RTO）或蓄热式催化、氧化反应器（RCO）设备基本上来自日本、韩国和我国台湾地区，其中的旋转翼配气换向装置（星形旋转密封阀）代表该领域的技术现状。

蓄热式热力氧化反应炉（RTO）和蓄热式催化、氧化反应器（RCO）中的旋转翼配气换向装置运用星形旋转密封机构原理，主要由阀体、阀座体、驱动装置组成，其结构及运转特点是阀座与阀体呈套筒式同轴上下轴承连接，阀座体为圆筒结构，于基础垂直固定，阀体为筒缺结构在发作体内旋转，筒体外圆周立面气孔对应阀座体内圆周立面气孔，通过阀体的转动依次切换气孔通道，完成进气、燃烧（催化）氧化、换向清洗、蓄热、低温排气的过程。阀体与阀座体结合弧面采用高性能橡胶板搭压密封。存在机构庞大，制造、安装、维护费用高，密封面积大，泄漏率高等缺陷。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种蓄热式催化氧化反应器，该装置结构简单、性能可靠、密封性强、处理成本低。

本实用新型所采用的技术方案：一种蓄热式催化氧化反应器，其壳体的横截面呈圆形，所述壳体内设有上下分布的催化反应层和蓄热层，所述催化反应层和蓄热层的所在的区域被均匀地分隔为若干轴向气流通道，所述若干轴线气流通道的下端设有旋转组合阀组，所述旋转组合阀组的轴线与所述壳体的轴线重叠，所述旋转组合阀组包括盘式平面密封旋转换向阀，所述旋转换向阀包括阀体、阀座体和气道筒体，所述气道筒体包括上下同轴密封连接的进气腔和出气腔，所述进气腔和出气腔分别设有气体进口和气体出口，所述进气腔和出气腔之间通过隔板分隔，所述阀座体下端与所述进气腔的上端固定密封连接，所述阀座体为一圆盘，盘面上开设有围绕圆心均匀分布的数对扇形孔，所述扇形孔与所述轴向气流通道对应设置，所述阀体为一圆锥缺筒体，上端轴伸与所述阀座体的轴承座同轴连接，上端圆缺平面与所述阀座体的下端平面旋转密封，下端与所述隔板间隙配合连接并设有延伸进所述出气腔的延伸段，所述延伸段的底端封闭并与所述出气腔底端的轴承座同轴设置，所述延伸段的径向侧壁上开设有若干出气口，所述阀体顶部的圆缺平面开设有位置和大小与所述阀座体上的开孔相对应的若干通孔，若干所述通孔中的至少一个为盲孔，所述阀体设有驱动其匀速旋转的阀体驱动装置。

所述旋转组合阀组还可以包括旋转通气阀，所述旋转通气阀包括阀芯和壳体，所述阀芯优选为中空管结构，其下端与所述阀体的上端轴伸固定连接，所述壳体固定安装在所述阀座体上并设有内孔，所述内孔与所述阀芯的径向外缘优选间隙配合，所述阀芯的管壁上可以开设有与所述阀体的上端圆缺平面上的盲孔位置相对应的出气孔，所述壳体的侧壁上可以均匀开设有与所述阀座体上的扇形孔数量相同、径向位置相配合的通孔，所述通孔在所述壳体上的轴向位置及孔径大小优选与所述阀芯上的出气孔相配合，所述阀芯的中空管可以连接有清扫气供气管。

本实用新型的有益效果：本实用新型在废气的换向过程中采用盘式平面密封旋转换向阀，其阀体相对阀座间采用平面旋转密封，阀体、阀座体独特的结构设计与其它部件的优化组合，有效地简化了机构，提高了密封效率和运行质量；

旋转通气阀的阀芯及壳体上的通孔的设计，方便配合旋转换向阀清洗时段的通气，有效清除该时段停留在蓄热层及轴向气流通道内的有机废气，同时还可为反应器内通入脱硝用的氨气；

旋转组合阀组独特的结构及运动形式，缩短了气流路线、减少了气流弯曲段，由此减少了气流的压力损失。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的旋转换向阀的结构示意图；

图3为本实用新型的旋转换向阀的阀体与阀座体的平面装配示意图；

图4为本实用新型的旋转通气阀的结构示意图；

图5为本实用新型的旋转通气阀的俯视剖面图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实用新型提供了一种蓄热式催化氧化反应器，其壳体的横截面呈圆形，所述壳体内设有上下分布的催化反应层1和蓄热层2，所述催化反应层和蓄热层的所在的区域被均匀地分隔为若干轴向气流通道，所述各轴向气流通道的上端敞口，连接壳体的上部空间，该空间构成燃烧室3，所述若干轴线气流通道的下端设有旋转组合阀组，所述旋转组合阀组的轴线与所述壳体的轴线重叠，所述旋转组合阀组包括盘式平面密封旋转换向阀，所述旋转换向阀包括阀体4、阀座体5和气道筒体，所述气道筒体包括上下同轴密封连接的进气腔6和出气腔7，所述进气腔和出气腔分别设有气体进口8和气体出口9，用于待处理废气的进入和处理后的净化气的排出，所述进气腔和出气腔之间通过隔板10分隔，以使所述气道筒体内的废气和净化后的气体不相混合，所述阀座体下端与所述进气腔的上端固定密封连接，所述阀座体为一圆盘，盘面上开设有围绕圆心均匀分布的数对扇形孔11，方便气体流通，所述扇形孔与所述轴向气流通道对应设置，可以是一一对应设置，也可以是多个所述扇形孔对应一个所述轴向气流通道，只要能保证在所述阀体的旋转过程中，所述阀体依次接通各所述轴向气流通道即可，所述阀体为一圆锥缺筒体，上端轴伸与所述阀座体的轴承座同轴连接，上端圆缺平面与所述阀座体的下端平面旋转密封，下端与所述隔板间隙配合连接并设有延伸进所述出气腔的延伸段12，所述延伸段的底端封闭并与所述出气腔底端的轴承座同轴设置，所述延伸段的径向侧壁上开设有若干出气口13，便于处理后的净化气进入所述阀体，所述阀体顶部的圆缺平面开设有位置和大小与所述阀座体上的开孔相对应的若干通孔14，若干所述通孔中的至少一个为盲孔15，以方便对应所述蓄热式催化氧化反应器的清洗时段，优选所述盲孔的数量为两个，以圆缺平面的圆心为对称中心对称设置。所述阀体设有驱动其匀速旋转的阀体驱动机构，所述阀体驱动机构可以采用电机直联减速电机加一级开式齿轮减速的驱动方案。所述旋转换向阀的阀体相对阀座体间采用平面旋转密封，阀体、阀座体独特的结构设计与其它部件的优化组合，有效地简化了机构，提高了密封效率和运行质量。

所述阀体上端圆缺平面上的各扇形孔之间及内、外边缘平面上均可以设有双道密封槽，所述密封槽内可以装配有软填料密封材料，所述阀座体下端面的各扇形孔及内、外边缘平面上可以设有与所述密封材料相配合的密封面，以保证所述阀体在所述阀座体与气道筒体之间转动时，所述阀体的上端面与所述阀座体的下端面之间的密封效果。

所述阀体的底端中心可以设有用于调节所述阀体的上下位移的密封调节器16，所述密封调节器包括调节螺栓、与所述调节螺栓相配合的螺母和压盖，所述螺母优选固定安装在所述出气腔底部的中心，所述螺栓装配在所述螺母上，其顶端延伸进所述出气腔内，所述压盖固定安装在所述螺栓的顶端并与所述延伸段的底端相接触。通过调节所述调节螺栓伸入所述出气腔的部分的长短，可以调节所述密封材料的松紧，体现出平面软填料密封的轴承效应和迷宫效应，可有效提高密封效率。

为便于所述蓄热式催化氧化反应器内气体的流通，所述进气腔的气体进口或其连接的管道可以设有鼓风机，所述出气腔的气体出口或其连接的管道可以设有引风机。

参见图4和图5，所述旋转组合阀组还可以包括旋转通气阀，所述旋转通气阀包括阀芯17和壳体18，所述阀芯优选为中空管19结构，方便通气，其下端与所述阀体的上端轴伸固定连接，可随所述阀体匀速转动，所述壳体固定安装在所述阀座体上并设有内孔，所述内孔与所述阀芯的径向外缘优选间隙配合，所述阀芯的管壁上可以开设有与所述阀体的上端圆缺平面上的盲孔位置相对应的出气孔20，便于所述中空管内的气体的喷出或排出，所述壳体的侧壁上可以均匀开设有与所述阀座体上的扇形孔数量相同、径向位置相配合的通孔21，所述通孔在所述壳体上的轴向位置及孔径大小优选与所述阀芯上的出气孔相配合，所述通孔的外侧可以设有管接头和/或喷嘴。当所述阀体转动时，所述阀芯以相同的速度相对所述壳体转动，所述阀芯的出气孔与所述壳体上的通孔依次连通，使所述阀芯的中空管内的气体喷出或排出，由于所述阀芯上的出气孔始终对应于所述阀体上端圆缺平面上的盲孔，因此在应用于废气净化装置时，即对应装置的清洗时段，对装置内残留的有机废气进行清洗。所述阀芯的中空管可以连接有清扫气供气管，以提供清扫气体。

由于反应器对废气的净化过程需要通入脱硝用的氨气，为简化装置和节省空间，所述旋转通气阀包括上、下两个部分，所述上、下两部分结构相同，上、下两部分的阀芯和壳体上分别设有出气孔和通孔，上部分的阀芯和下部分的阀芯之间设有气体隔板，所述上部分的阀芯中空管连接有氨气供气管，以提供脱硝用氨气，所述下部分的中空管连接有清扫气供气管，提供清扫用气体。

所述蓄热层可以由若干蓄热块分层堆码而成，布满所述轴向气流通道的整个截面，所述蓄热式催化氧化反应器可以设有用于固定安放各层蓄热块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架，更换时只要抽出相应的框架进行更换即可。所述蓄热块可以采用具有高蓄热性能的材料制成，并设有供废气穿过的细孔，使待处理废气经过该轴向气流通道时必须穿过所述蓄热块上的细孔，与所述蓄热块充分接触并进行热交换，以达到升温的目的。

所述催化反应层可以由若干催化块分层堆码而成，布满所述轴向气流通道的整个截面，所述蓄热式催化氧化反应器可以设有用于固定安放各层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架，更换时只要抽出相应的框架进行更换即可。所述催化块可以设有供废气穿过的细孔，其内外表面均涂布有高性能的催化材料，使废气经过该气流通道时必须穿过催化块上的细孔，与催化块上的催化剂充分接触，以进行催化氧化反应。

所述壳体内可以设有若干与轴线平行的隔板，通过所述隔板将壳体内的相应空间分隔成所述的轴向气流通道，所述各隔板和所述各轴向气流通道以所述壳体的轴线为对称轴沿圆周均匀分布。

所述催化反应层和蓄热层之间留有空间，该空间的侧壁上设有人孔，以方便检修和维护。

所述蓄热式催化氧化反应器的工作原理：启动所述阀体的驱动机构，所述旋转换向阀的阀体相对于所述阀座体和气道筒体转动，与各轴向气流通道依次连通，所述旋转通气阀的阀芯相对于所述壳体转动。所述气道筒体内所述阀体外走有机废气，阀体内走净化后烟气，有机废气在鼓风机的推力作用下从所述气道筒体内通过所述阀座体的扇形孔进入相应的所述轴向气流通道，再通过蓄热层和催化反应层进入燃烧室，净化后的烟气在引风机的抽力作用下，先通过蓄热层，将显热留给蓄热体，再通过与阀体上端的圆缺平面相对应的所述轴向气流通道进入所述阀体，从所述阀体下端的延伸段的出口排出。所述阀芯随所述阀体转动，所述阀芯的出气孔与所述壳体上的通孔依次连通，使所述阀芯的中空管内的气体喷出或排出，由于所述阀芯上的出气孔始终对应于所述阀体上端圆缺平面上的盲孔，因此始终对应关闭的轴向气流通道，完成对该轴向气流通道及相应蓄热层中残留的有机废气进行清洗。所述阀体的转动依次使各所述轴向气流通道开启和关闭，使反应器内形成一股气流垂直上下流动并水平转动的态势。整个流动过程有机废气完成从预热、热力氧化或催化氧化到释热、排出的全部净化工艺。

所述旋转组合阀组独特的机构及运动形式，缩短了气流路线、减少了气流弯曲段，由此减少了气流的压力损失。

Claims (10)

1.一种蓄热式催化氧化反应器，其壳体的横截面呈圆形，其特征在于其壳体内设有上下分布的催化反应层和蓄热层，所述催化反应层和蓄热层的所在的区域被均匀地分隔为若干轴向气流通道，所述若干轴线气流通道的下端设有旋转组合阀组，所述旋转组合阀组的轴线与所述壳体的轴线重叠，所述旋转组合阀组包括盘式平面密封旋转换向阀，所述旋转换向阀包括阀体、阀座体和气道筒体，所述气道筒体包括上下同轴密封连接的进气腔和出气腔，所述进气腔和出气腔分别设有气体进口和气体出口，所述进气腔和出气腔之间通过隔板分隔，所述阀座体下端与所述进气腔的上端固定密封连接，所述阀座体为一圆盘，盘面上开设有围绕圆心均匀分布的数对扇形孔，所述扇形孔与所述轴向气流通道对应设置，所述阀体为一圆锥缺筒体，上端轴伸与所述阀座体的轴承座同轴连接，上端圆缺平面与所述阀座体的下端平面旋转密封，下端与所述隔板间隙配合连接并设有延伸进所述出气腔的延伸段，所述延伸段的底端封闭并与所述出气腔底端的轴承座同轴设置，所述延伸段的径向侧壁上开设有若干出气口，所述阀体顶部的圆缺平面开设有位置和大小与所述阀座体上的开孔相对应的若干通孔，若干所述通孔中的至少一个为盲孔，所述阀体设有驱动其匀速旋转的阀体驱动装置。

2.如权利要求1所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述阀体上端圆缺平面上的各扇形孔之间及内、外边缘平面上均设有双道密封槽，所述密封槽内装配有软填料密封材料，所述阀座体下端面的各扇形孔及内、外边缘平面上设有与所述密封材料相配合的密封面。

3.如权利要求2所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述阀体的底端中心设有用于调节所述阀体的上下位移的密封调节器，所述密封调节器包括调节螺栓、与所述调节螺栓相配合的螺母和压盖，所述螺母固定安装在所述出气腔底部的中心，所述螺栓装配在所述螺母上，其顶端延伸进所述出气腔内，所述压盖固定安装在所述螺栓的顶端并与所述延伸段的底端相接触。

4.如权利要求3所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述进气腔的气体进口或其连接的管道设有鼓风机，所述出气腔的气体出口或其连接的管道设有引风机。

5.如权利要求1、2、3或4所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述旋转组合阀组还包括旋转通气阀，所述旋转通气阀包括阀芯和壳体，所述阀芯为中空管结构，其下端与所述阀体的上端轴伸固定连接，所述壳体固定安装在所述阀座体上并设有内孔，所述内孔与所述阀芯的径向外缘间隙配合，所述阀芯的管壁上开设有与所述阀体的上端圆缺平面上的盲孔位置相对应的出气孔，所述壳体的侧壁上均匀开设有与所述阀座体上的扇形孔数量相同、径向位置相配合的通孔，所述通孔在所述壳体上的轴向位置及孔径大小与所述阀芯上的出气孔相配合，所述阀芯的中空管连接有清扫气供气管。

6.如权利要求5所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述旋转通气阀包括上、下两个部分，所述上、下两部分结构相同，上、下两部分的阀芯和壳体上分别设有出气孔和通孔，上部分的阀芯和下部分的阀芯之间设有气体隔板，所述上部分的阀芯中空管连接有氨气供气管，所述下部分的中空管连接有清扫气供气管。

7.如权利要求6所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述蓄热层由若干蓄热块分层堆码而成，布满所述轴向气流通道的整个截面，所述蓄热块设有供废气穿过的细孔，所述蓄热式催化氧化反应器设有用于固定安放各层蓄热块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架。

8.如权利要求7所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述催化反应层由若干催化块分层堆码而成，布满所述轴向气流通道的整个截面，所述催化块设有供废气穿过的细孔，其内外表面均涂有催化材料，所述蓄热式催化氧化反应器设有用于固定安放各层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架。

9.如权利要求8所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述壳体内设有若干与轴线平行的隔板，通过所述隔板将壳体内的相应空间分隔成所述的轴向气流通道，所述各隔板和所述各轴向气流通道以所述壳体的轴线为对称轴沿圆周均匀分布，所述各轴向气流通道的上端敞口，连接壳体的上部空间，该空间构成燃烧室。

10.如权利要求9所述的蓄热式催化氧化反应器，其特征在于所述催化反应层和蓄热层之间留有空间，该空间的侧壁上设有人孔。

Images