催化燃燒裝備技術(shù)淺析

廢氣熱交換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是裝置的首要關(guān)鍵點(diǎn)，直接影響著裝備運(yùn)行的穩(wěn)定性和處理效率。在設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試中需要考慮到以下幾個(gè)因素。

1、氣體流動(dòng)情況與運(yùn)行成本。氣體流動(dòng)湍流程度越高，換熱效率就會(huì)越高。湍流程度增加，也就意味著操作費(fèi)用上也會(huì)隨之增加。在設(shè)計(jì)過程中既要考慮到運(yùn)行效果，也要考慮設(shè)備制造成本和操作的費(fèi)用，因此需要對(duì)換熱器流體狀態(tài)方面而進(jìn)行優(yōu)化。

2、換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與材料的選擇。換熱器管壁兩側(cè)均為氣相流體，前后進(jìn)出口氣量基本接近，根據(jù)換熱器傳熱計(jì)算的公式，為了增加熱交換的效率，需要提高兩側(cè)氣體的傳熱系數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，在熱交換管內(nèi)外安裝耐溫翅熱片，換熱效果會(huì)明顯的增加。另外熱交換進(jìn)出口兩側(cè)分別為高、低溫，氣體溫差較大對(duì)材料抗熱應(yīng)力性能要求也較高，因此生產(chǎn)制造中需要采用抗熱應(yīng)力材料。

3、換熱器的布置與運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)于換熱器的整體布置，一般情況下立式或者臥式布置。本設(shè)計(jì)中為節(jié)省裝備的占用面積，熱交換器采用相對(duì)水平方向45 度的排布。但應(yīng)注意的是，進(jìn)、出氣流會(huì)對(duì)換熱器管壁產(chǎn)生沖卸力，兩種沖卸力對(duì)換熱器有著共同的作用，形成扭矩，極大的影響了換熱器的穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要對(duì)換熱器四角和側(cè)壁進(jìn)行牢固焊 接。

4、密封性。進(jìn)口氣體中含一定濃度的VOCs，出口氣體中基本不含有VOCs，熱交換器不進(jìn)行密封處理，會(huì)出現(xiàn)“串氣”現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備出口氣體不能達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，將換熱器冷端進(jìn)口處與換熱器氣體進(jìn)口之間、熱端出口與裝備出口之間用金屬直角擋板進(jìn)行密封來進(jìn)行焊 接。



電加熱器區(qū)域結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

電加熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)影響后續(xù)的催化燃燒工序，是該裝置設(shè)計(jì)的第 二關(guān)鍵點(diǎn)。氣體經(jīng)加熱后進(jìn)入到催化劑床層時(shí)，對(duì)氣體流動(dòng)和溫度要求較高，具體如下：其一，氣體溫度需均勻，若溫度存在差異經(jīng)加熱的氣體進(jìn)入催化床層反應(yīng)后會(huì)導(dǎo)致催化床層溫度出現(xiàn)不均勻。催化氧化反應(yīng)屬于放熱的反應(yīng)，繼而更容易出現(xiàn)床層溫度超出設(shè)計(jì)溫度的情況，影響催化劑的壽命。其二，氣體流動(dòng)盡量均勻，對(duì)于催化劑理 想的情況是每個(gè)催化劑活 性位都能與VOCs 分子同一停留時(shí)間接觸而造成反應(yīng)。若流動(dòng)狀態(tài)不均勻，VOCs 分子停留時(shí)間上會(huì)出現(xiàn)差異繼而會(huì)影響到催化劑的使用效率和使用成本。



本方案中加熱區(qū)域位于熱交換器、隔離板之間，形成“梯形”結(jié)構(gòu)，換熱器出口氣流會(huì)與器壁存在碰撞會(huì)損失部分能 量，氣體流動(dòng)也不均勻，對(duì)此保證氣體能夠均一 流通、均勻加熱是設(shè)計(jì)中要考慮到的。


為了達(dá)到以上目的，本方案在“梯形”區(qū)域下部加熱區(qū)域要求加熱功率要低并設(shè)置非均一孔金屬網(wǎng)，靠近設(shè)備壁處設(shè)置小孔（孔徑接近整體式催化劑孔徑），目的是增加部分阻力，抵擋住拐角氣流的沖力均勻氣流。在靠近擋板處網(wǎng)孔設(shè)置大孔，方便氣流的正常通過。另外在加熱棒之間參插大孔徑的金屬網(wǎng)塊，一方面加熱棒表面會(huì)產(chǎn)生高溫?zé)彷椛洌椛渲两饘倬W(wǎng)塊表面，加速了金屬網(wǎng)塊的加熱過程，除此之外，金屬網(wǎng)塊會(huì)進(jìn)行快速的熱傳導(dǎo)，同時(shí)也擴(kuò)大了加熱的范圍，提高了氣- 固傳熱接觸面積。但在實(shí)際制造中還需要對(duì)加熱棒和網(wǎng)塊之間進(jìn)行絕緣處理，或者在加熱棒外部套入隔網(wǎng)，防止觸碰導(dǎo)電。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試，在氣量3000m3/h，氣體出口溫度測(cè)量截面點(diǎn)溫度相差百分之五，整體加熱區(qū)域氣體阻力大約30~50Pa，氣流均勻性較好。