一种圆筒状蓄热催化燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种圆筒状蓄热催化燃烧器，属于催化燃烧和环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的高速发展，我国大中城市、经济发达地区和基础工业密集区域的灰霾空气污染日渐严重。随着我国对于SOx和NOx排放的限制日趋严格、相关环保技术和装置不断投入使用，我国大气环境中SOx和NOx的污染物排放总量逐年减少，然而，从目前的监测结果看，我国长三角、珠三角和京津冀各片区的灰霾污染并未明显减轻，已经严重威胁到了民众的身体健康和经济的可持续发展。
[0003]随着当前我国目前大气灰霾污染的溯源研宄的进展，工业生产排放的挥发性有机物(Volatile Organic Compounds:VOCs)对大气雾霾的贡献逐渐为人们所了解和重视。目前，我国经济发达地区广泛存在的涂料、涂装、家具、制鞋、制革、印刷电路、制药、精细化工、石油天然气化工、农药等众多产业均存在大量的VOCs排放。在所排放的众多VOCs当中，芳烃、烯烃、醛、酮等均具有很强的致霾能力，很容易在大气中与NOx、03等物质发生二次光化学反应而产生二次气凝胶，导致大气能见度下降。因此从源头治理工业VOCs排放已经成为我国目前遏止大气灰霾频发的重中之重。
[0004]工业VOCs的治理已有许多成熟方法面试，其中包括I)吸附法；2)吸收法；3)低温冷凝回收法；4)紫外光催化分解法；5)低温等离子体法；6)催化燃烧法；7)蓄热燃烧法等。所有这些方案中采用活性炭吸附材料的技术比较成熟，对绝大多数VOCs都非常有效，其工程应用非常广泛，但该方法气阻较大，被吸附饱和的活性炭材料在热蒸汽再生时有发生火灾的隐患，此外，但废气中含有雾滴和油滴时，很容易在活性炭表面形成液膜而导致活性炭彻底失活。吸收法是采用水或者表面活性剂水溶液为吸收介质，通过水帘幕、文丘里管或者吸收塔对废气当中的VOCs进行吸收，该方法会产生二次污染废水，而且对于浓度较低的恶臭性气体效果不佳。低温冷凝回收法是采用将废气低温冷凝而去除其中VOCs的方法，该方法常用于高浓度油气回收，但对于较低浓度的含VOCs废气而言，此方法能耗太高。紫外光催化法是利用紫外线对废气中的VOCs进行降解的方法，该方法常常与纳米1102光催化材料协同使用，对于废气除味具有一定的效果，但其总VOCs去除率不高，而且该技术往往需要废气有较长的停留时间，因此其装置尺寸比较庞大。低温等离子体法是采用低温等离子体所激发出的高反应性自由基对废气中的VOCs进行去除，该方法有一定的能源消耗，而且有产生臭氧的问题，如果其尾端没有臭氧煙灭模块，则该装置对环境的综合污染危害大于其对废气中VOCs的净化效果，此外当废气中VOCs的浓度发生波动时，该装置有引发爆炸的潜在危险。
[0005]催化燃烧是利用适当的催化材料在一定的温度下对废气中的VOCs进行燃烧消解的方法，该方法去除率高，但对催化材料的要求较高，含硫、含氯的有机物常常会使催化剂发生中毒，而且该方法需要将废气加热至催化剂起活的窗口温度，否则不能处理掉其中的VOCs。蓄热燃烧法是采用多孔陶瓷为蓄热体，使含VOCs废气在多个高温腔室交叉流动，实现VOCs的燃烧降解，燃烧所释放的热量用于保持蓄热体的温度，对于三室的情况而言，一室用于VOCs进气、一室用于吹入新鲜反吹空气、一室用于出气，当出气温度升高到一定值时，则将三室的气体流动切换，出气变进气，反吹变出气，进气变反吹，等待下一次出气温度升高到一定值时，再照此规则切换。该装置能够有效利用VOCs燃烧所产生的热量，并通过进气流预热将该热量最大限度的保留在蓄热装置内，所以虽然该装置在较高温度下操作(如800度)，但只要进气中VOCs的燃烧焓足以补偿设备对外散热和设备出口带走的少量热量，该装置是可以实现自热并连续运行的。可知，该方法要求废气有一定VOCs浓度。当VOCs的热分解温度越低时，该装置的操作温度就越低，其热损失就越小，就更加适于处理低浓度的VOCs废气。蓄热燃烧技术方案和催化燃烧技术方案对于快速处理含有一定燃烧焓且没有回收价值的VOCs废气具有鲜明的竞争力。
[0006]目前常见的三室蓄热燃烧器往往是将三个腔室一字排开，腔室的顶端设置加热装置用于在设备启动开车期间提供足够高的温度，三个腔室下层填塞多孔蓄热陶瓷，上层空置，每个腔室下端设置两个气体进出口，其结构简图如说明书附图1所示，其中A表示燃烧器顶盖，B表示燃烧器三个腔室和外部保温层，A垂直覆盖在B上则构成该蓄热燃烧器，图中I代表蓄热腔室之间的隔离层，2代表蓄热腔室(共三个)，3代表三个腔室的外部保温层，4代表电加热管，5代表燃烧器顶盖保温层，1-1和I1-1I分别代表设备A和B之间解离后的仰视图和俯视图。为了明了起见，图1没有给出每个腔室下部的两个气体进出管口。从目前的蓄热燃烧器的结构来看，该技术方案具有两个明显的缺陷:
[0007]I)当两端的两个腔室分别做为进气室和出气室时，含VOCs气体在腔室上部的空间中流动距离最大，停留时间最长，处理效果最好，而当中间的腔室和两端某个腔室作为进气室和出气室时，含VOCs气体在腔室上部空间的运行距离减半，停留时间也减半，导致这时的VOCs处理效果明显降低，这使该装置的VOCs处理效果总是处在周期性振荡之中，不利于装置稳定运行。
[0008]2)由于三个腔室并排放置，导致高温的腔室和室温环境之间的外部保温层周长较长，散热面积较大，不利于设备的保温和节能。
[0009]为了解决以上的设计问题，本发明结合了催化燃烧和蓄热燃烧的技术特长，给出了一种圆筒状蓄热催化燃烧器的设计方案。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于通过在圆筒状蓄热催化燃烧器内等距设置三个扇形腔室，消除了不同腔室由于气流切换导致的气体停留时间改变，此外，本发明中三个扇形腔室的顶部隔离层采用负载有耐高温催化剂的蜂窝陶瓷砌筑，强制腔室间的含VOCs气体流过具有催化性能的多孔陶瓷，从而获得更佳的降解效果。
[0011]一种圆筒状蓄热催化燃烧器，该燃烧器外形为圆筒状、各腔室之间气体流动距离相同，且在气体流动路径中设置了具有催化性能的多孔陶瓷，整个燃烧器中腔室间距离紧凑，减少了外壁的对外散热。
[0012]本发明所提供的一种圆筒状蓄热催化燃烧器是通过如下的技术方案实现的:将三面相交于圆心的隔离墙砌筑于一个圆筒内，圆筒外壁为保温隔热材料，隔离墙两两之间的圆心角为120度，隔离墙的厚度为圆筒内径的5%?30%，隔离墙将圆筒内的空间分隔为三个相同大小的蓄热催化燃烧腔室，三个蓄热催化燃烧腔室中从下往上砌筑孔道竖直的蓄热多孔陶瓷，蓄热多孔陶瓷的砌筑高度为整个蓄热燃烧腔室高度的40%?90%，低于蓄热多孔陶瓷的隔离墙采用不透气的隔热材料来砌筑，高于蓄热多孔陶瓷的隔离墙采用催化多孔陶瓷来砌筑，催化多孔陶瓷的孔道方向垂直于隔离墙墙面，并将不同的蓄热催化燃烧腔室连通起来，催化多孔陶瓷上催化剂的负载量为0.1%?10%，三面隔离墙在顶端的相交处从上到下挖出一个缺口，缺口处放置三根相连的电加热管，缺口的高度为电加热管管径的I?2倍，缺口的边缘距离圆筒圆心的距离为圆筒半径的5 %?20 %，使用三相交流电的三根电加热管采用星形连接，加热管的星形连接点在圆筒圆心处，每根电加热管均与相邻的隔离墙墙面呈60度夹角，每根电加热管的长度为圆筒半径的50%?90%，圆筒顶部覆盖圆盘状保温层，圆盘状保温层的外径与圆筒外径相同，厚度与圆筒的厚