一种臭氧催化分解装置的制作方法

1.本实用新型涉及尾气处理技术领域，特别是涉及一种臭氧催化分解装置。


背景技术：

2.由于近年来环保业的发展，产生了来自于环保设备中的二次污染，臭氧就是其中的突出污染物。在废水处理方面由于臭氧的易制取性、强氧化性和降解产物为氧气的特性被广泛发展为新一代高效废水处理工艺和生化处理的前置处理工艺。在废气处理方面，目前使用最广泛的vocs废气处理设备就是uv光催化、活性炭吸附、低温等离子。其中的uv光催化由于185nm的紫外光会使得空气中的氧气转化为臭氧，低温等离子会直接电离空气，进而使较多氧气被电离成臭氧。近年来，多地发生环保设备臭氧超标事件，随着臭氧环保技术的进一步发展，臭氧尾气超标场景会越来越多，臭氧尾气的高效、洁净、低能耗的处理方式变的极为迫切。
3.现有的臭氧催化分解装置多采用高温热分解法、催化分解法或是两者相结合的方法。热分解法采用对尾气直接加热到300℃以达到使臭氧热分解的目的，优点是处理效率较高，设备核心为加热模块，缺点是由于高温要求，设备安全设计极高，直接加热能耗高，存在极大的安全隐患，同时产生热污染，形成热能的浪费。如何克服上述缺陷，做到对臭氧尾气的处理效果好、且能耗低、同时还能利用破坏过程中臭氧的分解热，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是：对装置的结构进行一体化优化，解决现有技术中臭氧尾气处理不彻底、对尾气热量没有进行回收的缺陷。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种臭氧催化分解装置，包括壳体和连接在壳体上部的上顶盖，设置在壳体内部的催化室、换热器、加热器和热电偶，设置在壳体外部的温控装置，以及设置在壳体下部的进口和出口。
6.催化室设置在壳体内的上部，设置在壳体内下部的换热器与催化室连接。
7.热电偶穿过上顶盖伸入催化室内部空间，热电偶的顶端固定在上顶盖上，并与温控装置电连接。
8.加热器穿过上顶盖伸入壳体内的催化室外部空间，加热器的顶端固定在上顶盖上，并与温控装置电连接。
9.催化室底部设有催化剂底部孔板，催化剂底部孔板上布设催化剂。
10.出口与换热器的换热管下部连通。
11.优选地，壳体外侧和上顶盖上部设有保温层。
12.优选地，催化室顶部设有催化剂顶部孔板。
13.优选地，换热器的换热管外部设有折流板。
14.优选地，上顶盖上设有螺孔，加热器和热电偶螺栓连接在上顶盖的螺孔上。
15.优选地，上顶盖的边缘设有圆孔，壳体上设有与圆孔位置匹配的螺孔，螺栓通过圆孔和螺孔将上顶盖与壳体密封连接。
16.优选地，加热器为翅片式电加热器。
17.优选地，热电偶为测量气体温度的热电偶温度计。
18.优选地，换热器为管式换热器。
19.优选地，保温层由保温外壳和设置在保温外壳内部的岩棉组成。
20.本实用新型实施例一种臭氧催化分解装置与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型通过加装换热器，回收废热，并对结构进行一体化优化，解决了现有技术中臭氧尾气处理不彻底、对尾气热量没有进行回收的缺陷，本实用新型设计的臭氧催化分解装置做到了尾气处理效果好、能耗低。
21.本实用新型实施例的装置同时还利用了催化过程和加热过程中的热能，甚至在一定浓度下实现无加热处理，即只靠臭氧自身分解热保持温度，充分地利用了内部能源，节能效果好。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例的内部结构示意图；
23.图2是本实用新型实施例顶部结构示意图；
24.图中，1、温控装置；2、热电偶；3、保温层；4、加热器；5、换热器；6、折流板；7、催化剂底部孔板；8、进口；9、圆孔；10、螺孔；11、催化室；12、上顶盖；13、壳体；14、出口；15、催化剂顶部孔板。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
26.需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“配置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于约束本实用新型。
28.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中折流板是用来改变流体流向的板，常用于管壳式换热器设计壳程介质流道，根据介质性质和流量以及换热器大小确定折流板的多少。折流板被设置在壳程，它既可以提高传热效果，还起到支撑管束的作用。
29.如图1所示，本实用新型实施例优选实施例的一种臭氧催化分解装置，包括壳体13和连接在壳体13上部的上顶盖12，设置在壳体13内部的催化室11、换热器5、加热器4和热电偶2，设置在壳体13外部的温控装置1，以及设置在壳体13下部的进口8和出口14。
30.如图2所示，上顶盖12上设有螺孔10，加热器4和热电偶2螺栓连接在上顶盖12的螺孔10上。上顶盖12的边缘设有圆孔9，壳体13上设有与圆孔9位置匹配的螺孔10，螺栓通过圆孔9和螺孔10将上顶盖12与壳体13密封连接。
31.在壳体13内部，催化室11设置在壳体13的上部，换热器5设置在壳体的下部。催化室11内布满颗粒催化剂，催化室11内下部设置一个与催化室11内腔横截面大小相配合的催化剂底部孔板7，将催化剂承托在催化室11内。催化剂底部孔板7为多孔板，其孔径小于催化剂颗粒的粒径，防止气流从催化室11经过时催化剂颗粒跟随气流从孔中溢出。催化室11的底部与换热器5的换热管连通，换热管的末端与壳体13的出口14连通。
32.热电偶2从上顶盖12伸入壳体13内部的催化室11内腔中，一直伸入到催化室11内部靠下的部分。加热器4从上顶盖12伸入壳体13内部催化室11和换热管以外的空间。
33.加热器4的作用是对流经换热管外部的气体进行加热。热电偶2的作用是测量催化室11内部的温度，并将温度信号以电信号的方式传导至温控箱1，温控箱1根据此温度实时调节加热器4的功率，进而将温度控制在温控箱1设定的范围内。
34.换热器5的换热管外部为温度低的含臭氧进气，换热管内为温度高的不含臭氧出气，换热器5优选采用管式换热器。
35.催化室11装有用于催化氧化臭氧的催化剂，催化室11的外壳与换热器5焊接。含臭氧的进气被加热后上升，首先进入催化室11上部，气体流经催化室11的多孔板被均布后，催化室进入换热器5各换热管内进行热量回收，最后经过出口8排出。
36.进口8、出口14分别与壳体13焊接在一起。
37.保温层3在设备整体装配完成后再对设备整体进行包覆，其作用是对设备进行保温，减少热量散失，提高能源回收利用能力。
38.在本实用新型一个优选实施例中，换热器5外部设有折流板6，使得含臭氧进气折流上升，增加换热器的换热时间和换热效果。
39.在本实用新型一个优选实施例中，催化室11内上部也设置一个与催化室11内腔横截面大小相配合的催化剂顶部孔板15，上部设置的催化剂顶部孔板15与下部的催化剂底部孔板7配合将催化剂封闭起来，防止气流将催化剂带出催化室11，上部的催化剂顶部孔板15同时也是多孔的气体均布板。
40.现有技术中的问题：
41.例如单独催化分解法通过尾气直接通过催化剂，臭氧在经过催化剂时直接被氧化成氧气，优点是运行成本低，无需接电，缺点是常温及低于常温时催化剂处理效率较低，催化剂使用量较大，尤其是寒冷地区和含大量水汽的臭氧废气，由于低温或杂质的附着容易造成催化剂失活，降低设备的净化效率和使用寿命。
42.热分解和催化分解法结合的方法同时具有催化剂和热分解两种方式处理尾气，优点是处理干净，且对于含水较多的尾气也具有相当的处理能力，缺点是成本高，且运行成本也高。
43.本方案采用的换热器为列管式换热器，起到的作用主要为低温进气与高温进气的换热，可以替换为板式换热器等其他同样具有气体与气体之间换热能力的换热器或者结构。
44.本装置主要通过换热器－加热管－催化剂三个步骤，使用热分解+催化氧化处理
臭氧，由于臭氧的热不稳定性，本装置通过换热器和加热管使得温度上升到指定温度并使得臭氧在较长时间内保持较高温度，彻底活化臭氧分子，在进入催化室内，由于温度上升，催化剂催化性能提高，臭氧被彻底氧化成氧气。
45.本实用新型的工作过程：含臭氧的废气从进口8进入臭氧催化分解装置内部，先进入换热器5的底部，气流经过换热管的外部升温，后经过加热器4升温到指定温度，之后废气进入催化室11的上部内腔，先经过催化剂顶部孔板15均布气流后进入催化室11进行臭氧的催化氧化，有热电偶2实时监测催化室11内部温度，防止温度过高并调节电加热器4的功率已保证温度在适合的范围内，气流从催化室11的下部流出并进入换热器5上部，气流在换热器内经过换热管的内部降温，之后进入出口14排出，净化完成。
46.综上，本实用新型实施例提供一种臭氧催化分解装置，包括壳体13和连接在壳体13上部的上顶盖12，设置在所述壳体13内部的催化室11、换热器5、加热器4和热电偶2，设置在所述壳体13外部的温控装置1，以及设置在所述壳体13下部的进口8和出口14。其优势在于：
47.a、与现有技术相比，增加了换热器的结构，对尾气中的热量进行有效回收，减少了设备功耗，并且在臭氧浓度较高时即可实现紧靠自身分解热而不需要外部加热就可以实现尾气的高效分解；
48.b、一体化的优化设计，将加热室、换热器与催化室设计为一体化，设备制造简单，材料利用率高，其结构的热量散失比将加热室、换热器与催化室分开的效果显著降低；
49.c、外壳包覆了保温材料，进一步控制了热量散失，保证了设备的低能耗、高效率处理能力。
50.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通计数人员来说，在不脱离本实用新型计数原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。