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Title:
CATALYTIC PURIFICATION AND HEAT EXCHANGE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/110879
Kind Code:
A1
Abstract:
A catalytic purification and heat exchange system comprises: a housing, a heat exchanger main body, a partition member, heat carriers, a fume passage, and an air passage, wherein the housing defines a chamber. The heat exchanger main body is disposed in the chamber and is rotatable around a central axis of the heat exchanger main body. The partition member is disposed in the heat exchanger main body along the central axis, and divides the heat exchanger main body into a first accommodating portion and a second accommodating portion opposite to each other. The heat carriers contain catalysts, and are respectively accommodated in the first accommodating portion and the second accommodating portion. The fume passage is arranged to be communicated with one of the first accommodating portion and the second accommodating portion. The air passage is arranged to be communicated with the other one of the first accommodating portion and the second accommodating portion, so that air exchanges heat with the heat carrier accommodated therein.

Inventors:
WU, Daohong (Shenniu Road 18, Machikou Town Changping District, Beijing 0, 102200, CN)
WU, Rongxiang (Shenniu Road 18, Machikou Town Changping District, Beijing 0, 102200, CN)
Application Number:
CN2013/075572
Publication Date:
July 24, 2014
Filing Date:
May 14, 2013
Export Citation:
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Assignee:
BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. (Shenniu Road 18, Machikou Town Changping District, Beijing 0, 102200, CN)
International Classes:
F28D17/02; F28D17/00
Foreign References:
CN101986036A
CN102878817A
JP2004190896A2004-07-08
US6389776B1
US20110011555A1
Attorney, Agent or Firm:
TSINGYIHUA INTELLECTUAL PROPERTY LLC (Room 301, Trade Building Zhaolanyuan,Tsinghua University, Qinghuayuan, Haidian District, Beijing 4, 100084, CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种催化净化和换热系统, 其特征在于, 包括:

壳体, 所述壳体限定有腔室;

换热器主体, 所述换热器主体设置在所述腔室内且绕所述换热器主体的中心轴线可 旋转;

分隔件, 所述分隔件沿着所述中心轴线的方向设置在所述换热器主体内, 且将所述 换热器主体分隔成相对的第一容纳部分和第二容纳部分;

热载体, 所述热载体含有催化剂且分别容纳在所述第一容纳部分和所述第二容纳部 分中, 所述热载体由非金属材料所形成;

烟气通路, 所述烟气通路设置成与所述第一容纳部分和所述第二容纳部分中的一个 相连通,以将从所述烟气通路的入口端通入的烟气与容纳在所述第一容纳部分和所述第 二容纳部分中的一个的热载体进行换热;

空气通路, 所述空气通路设置成与所述第一容纳部分和所述第二容纳部分中的另外 一个相连通, 以使空气与其中容纳的所述热载体进行换热。

2、 根据权利要求 1所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 进一步包括: 上盖, 所述上盖用于密封所述腔室的顶部开口端, 所述上盖上限定有烟气进口和空 气出口; 以及

下座, 所述换热器主体可旋转地设置在所述下座上, 所述下座设置在所述腔室的底 部且形成有为所述烟气通路的一部分的烟气出口和为所述空气通路的一部分的空气入 Π。

3、 根据权利要求 2所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述换热器主体通 过设置在其下边缘的第一迷宫密封装置与所述下座边缘密封配合; 以及

所述换热器主体通过设置在其上边缘的第二迷宫密封装置与所述上盖的边缘密封 配合。

4、 根据权利要求 3 所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述下座的中央形 成有第一轴向中心孔,所述换热器主体通过设置在底面上的主轴与设置在所述第一轴向 中心孔内的回转轴承匹配, 以绕所述主轴的中心线可旋转。

5、 根据权利要求 4所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 进一步包括: 驱动齿轮, 所述驱动齿轮可被驱动旋转且连接至所述腔室的内侧壁上; 以及 多个滚柱, 所述滚柱形成在所述换热器主体的外圆周上, 且适于与所述驱动齿轮的 齿啮合。

6、 根据权利要求 2所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述换热器主体沿 着竖直方向被分隔成上换热段、 下换热段以及中间段, 其中

所述上换热段包括: 上中心轴段, 所述上中心轴段与所述中心轴线共轴;

上支撑盘, 所述上支撑盘套设在所述上中心轴段的下端, 且其位于所述第一容 纳部分和所述第二容纳部分中的部分上支撑有上热载体;

所述下换热段包括:

下中心轴段, 所述下中心轴段套设在所述主轴上且与所述中心轴线共轴; 下支撑盘, 所述下支撑盘套设在所述下中心轴段的下端, 且其位于所述第一容 纳部分和所述第二容纳部分中的部分上支撑有下热载体;

所述中间段包括:

中间中心轴段,所述中间中心轴段通过穿设所述主轴和所述下中心轴段的支撑 管而固定支撑, 且与所述中心轴线共轴; 以及

一对第一分隔板,所述第一分隔板竖直地设置在所述上支撑盘和所述下支撑盘 之间, 且沿着所述中间中心轴段成径向相对设置, 以通过所述一对第一分隔板以及所述 换热器主体的内侧壁分隔成彼此隔开的第三容纳部分和第四容纳部分,所述第三容纳部 分与所述烟气通路相连通, 且所述第四容纳部分与所述空气通路相连通。

7、 根据权利要求 6所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述第一分隔板构 造成沿着垂直于所述中心轴线的平面内的投影为扇形截面。

8、 根据权利要求 6所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述支撑管为中空 管且可通过所述支撑管向所述第三容纳部分内供给催化还原剂。

9、 根据权利要求 8 所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述中间段进一步 包括:

多个下隔风板, 所述下隔风板自所述中间中心轴段径向向外延伸至所述换热器主体 的所述内侧壁附近。

10、 根据权利要求 9所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述下隔风板沿着 所述中间段的周向均匀分布,且位于所述第三容纳部分被所述下隔风板分隔的区域内分 别设置有沿着所述中间段径向延伸的喷管, 所述喷管与所述支撑管相连通。

11、 根据权利要求 7所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 进一步包括: 多个上隔风板, 所述上隔风板形成在与所述上盖相对的所述上中心轴段的上端且径 向向外延伸至所述换热器主体的所述内侧壁。

12、 根据权利要求 11 所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述上隔风板沿 着周向均匀分布。

13、 根据权利要求 12所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述上盖与所述 上换热段相对的表面上形成有两个扇形的凹部,且所述凹部之间的扇形区域与所述第一 分隔板的位置相对应,与所述第三容纳部分位于相同侧的所述凹部上形成有所述烟气进 口, 与所述第四容纳部分位于相同侧的所述凹部上形成有所述空气出口。

14、 根据权利要求 15所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 所述下座通过一 对第二分隔板而分隔成与所述烟气出口相连通的部分和与所述空气入口相连通的部分, 所述第二分隔板沿着垂直于所述中心轴线的平面的投影的形状和位置与所述第一 分隔板相对应。

15、 根据权利要求 1所述的催化净化和换热系统, 其特征在于, 进一步包括: 支撑座, 所述支撑座设置在所述下座和所述腔室的所述底部之间, 且所述下座和所 述支撑座之间设置有至少一个调节装置, 以调节所述下座沿着所述竖直方向的高度。

Description:
催化净化和换热系统 技术领域

本发明涉及热交换技术领域, 尤其涉及一种催化净化和换热系统。 背景技术

在现有的脱硝或者去除其他有害气体的工艺中 ,需要在一定的温度之下进行。例如, 在现有技术中, 通常将低温烟气加热到一定温度后再脱硝, 或对热烟气使用换向方法间 断进行脱硝, 由此造成的问题在于, 烟气加热浪费了很大一部分能量, 且脱硝效果差。 发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问 题之一。 为此, 本发明的一个目的在 于提出一种可在连续催化去除有害气体或脱硝 的过程中实现废热的再利用的催化净化 和换热系统。

根据本发明实施例的催化净化和换热系统, 包括: 壳体, 所述壳体限定有腔室; 换 热器主体, 所述换热器主体设置在所述腔室内且绕所述换 热器主体的中心轴线可旋转; 分隔件, 所述分隔件沿着所述中心轴线的方向设置在所 述换热器主体内, 且将所述换热 器主体分隔成相对的第一容纳部分和第二容纳 部分; 热载体, 所述热载体含有催化剂且 分别容纳在所述第一容纳部分和所述第二容纳 部分中, 所述热载体由非金属材料所形 成; 烟气通路, 所述烟气通路设置成与所述第一容纳部分和所 述第二容纳部分中的一个 相连通,以将从所述烟气通路的入口端通入的 烟气与容纳在所述第一容纳部分和所述第 二容纳部分中的一个的热载体进行换热; 空气通路, 所述空气通路设置成与所述第一容 纳部分和所述第二容纳部分中的另外一个相连 通,以使空气与其中容纳的所述热载体进 行换热。

根据本发明实施例的催化净化和换热系统, 通过将换热器主体分隔成第一容纳部分 和第二容纳部分, 第一容纳部分和第二容纳部分内分别设有含有 催化剂的热载体, 从而 在换热器主体旋转的过程中,第一容纳部分或 第二容纳部分中的催化剂可在烟气高温的 作用下被活化, 以对烟气中的有害气体进行净化, 同时第一容纳部分中吸收热量的热载 体或第二容纳部分中吸收热量的热载体与空气 进行换热, 以加热空气, 进而催化净化和 换热系统可对烟气进行连续的催化净化以去除 有害气体或进行脱硝,同时通过这种交替 换热的方式可最大程度的吸收烟气的显热和潜 热, 以用于加热空气, 提高了加热效率且 减少了热损失, 降低了成本, 同时采用这种热载体先吸收烟气的热量, 然后再通过吸收 热量的热载体加热空气的方式, 可避免烟气和空气接触, 进而该催化净化和换热系统可 在连续催化有害气体的过程中实现了废热的再 利用, 实现了节能环保。

且通过采用非金属材料的热载体, 热载体的蓄热量大, 可以在较低的转速和较大的 换热器主体的体积下实现大规模的气体加热, 可有效的降低气体加热的成本, 增加气体 加热的应用范围, 同时通过采用非金属材料的热载体, 热载体的比重小、 重量轻, 可降 低催化净化和换热系统的能耗, 又由于通过采用非金属材料的热载体, 热载体耐腐蚀, 不仅烟气(例如含硫的烟气)可为对金属有腐 蚀性的气体, 且可以使烟气的温度尽可能 降低, 而不用担心烟气中对金属有腐蚀性的物质析出 , 从而最大限定吸收烟气的显热和 潜热, 以加热气体, 同时在烟气与热载体进行换热时, 由于热载体的蓄热量大, 可最大 限度的吸收烟气的显热和潜热,从而可使得热 载体内的催化剂所处的高温环境的温度尽 可能的高且持续时间较长,充分保证了催化剂 的催化条件,保证了催化剂的催化性能。。

另外, 根据本发明的催化净化和换热系统还具有如下 附加技术特征:

根据本发明的一些实施例, 催化净化和换热系统进一步包括: 上盖, 所述上盖用于 密封所述腔室的顶部开口端, 所述上盖上限定有烟气进口和空气出口; 以及下座, 所述 换热器主体可旋转地设置在所述下座上,所述 下座设置在所述腔室的底部且形成有为所 述烟气通路的一部分的烟气出口和为所述空气 通路的一部分的空气入口。

进一步地, 所述换热器主体通过设置在其下边缘的第一迷 宫密封装置与所述下座边 缘密封配合;以及所述换热器主体通过设置在 其上边缘的第二迷宫密封装置与所述上盖 的边缘密封配合。从而可提高换热器主体与上 盖和下座之间的密封性, 避免了烟气和空 气的泄露。

在本发明的一些实施例, 所述下座的中央形成有第一轴向中心孔, 所述换热器主体 通过设置在底面上的主轴与设置在所述第一轴 向中心孔内的回转轴承匹配,以绕所述主 轴的中心线可旋转。从而不仅使得换热器主体 与下座之间的配合简单稳定, 且可减小换 热器主体旋转时的摩擦力, 延长催化净化和换热系统的使用寿命。

根据本发明的一些实施例, 催化净化和换热系统进一步包括: 驱动齿轮, 所述驱动 齿轮可被驱动旋转且连接至所述腔室的内侧壁 上; 以及多个滚柱, 所述滚柱形成在所述 换热器主体的外圆周上, 且适于与所述驱动齿轮的齿啮合。从而通过使 得换热器主体运 行稳定, 同时可通过控制驱动齿轮的转速, 改变换热器主体的转速, 可扩大催化净化和 换热系统的使用范围。

在本发明的一些实施例中, 所述换热器主体沿着竖直方向被分隔成上换热 段、 下换 热段以及中间段, 其中所述上换热段包括: 上中心轴段, 所述上中心轴段与所述中心轴 线共轴; 上支撑盘, 所述上支撑盘套设在所述上中心轴段的下端, 且其位于所述第一容 纳部分和所述第二容纳部分中的部分上支撑有 上热载体; 所述下换热段包括: 下中心轴 段, 所述下中心轴段套设在所述主轴上且与所述中 心轴线共轴; 下支撑盘, 所述下支撑 盘套设在所述下中心轴段的下端,且其位于所 述第一容纳部分和所述第二容纳部分中的 部分上支撑有下热载体; 所述中间段包括: 中间中心轴段, 所述中间中心轴段通过穿设 所述主轴和所述下中心轴段的支撑管而固定支 撑, 且与所述中心轴线共轴; 以及一对第 一分隔板, 所述第一分隔板竖直地设置在所述上支撑盘和 所述下支撑盘之间, 且沿着所 述中间中心轴段成径向相对设置,以通过所述 一对第一分隔板以及所述换热器主体的内 侧壁分隔成彼此隔开的第三容纳部分和第四容 纳部分,所述第三容纳部分与所述烟气通 路相连通, 且所述第四容纳部分与所述空气通路相连通。 从而可进一步避免烟气和空气 之间互串。

具体地, 所述第一分隔板构造成沿着垂直于所述中心轴 线的平面内的投影为扇形截 面。

在本发明的一些实施例中, 所述支撑管为中空管且可通过所述支撑管向所 述第三容 纳部分内供给催化还原剂。 从而可进一步去除烟气中的有害气体。

进一步地, 所述中间段进一步包括: 多个下隔风板, 所述下隔风板自所述中间中心 轴段径向向外延伸至所述换热器主体的所述内 侧壁附近。从而可进一步避免烟气和空气 之间互串。

进一步地, 所述下隔风板沿着所述中间段的周向均匀分布 , 且位于所述第三容纳部 分被所述下隔风板分隔的区域内分别设置有沿 着所述中间段径向延伸的喷管,所述喷管 与所述支撑管相连通。从而可保证催化还原剂 可均匀的喷洒在第三容纳部分内以与烟气 进行充分的混合, 保证了可充分的去除烟气中的有害气体。

在本发明的一些实施例中, 催化净化和换热系统进一步包括: 多个上隔风板, 所述 上隔风板形成在与所述上盖相对的所述上中心 轴段的上端且径向向外延伸至所述换热 器主体的所述内侧壁。 从而可进一步避免烟气和空气之间的互串。

进一步地, 所述上隔风板沿着周向均匀分布。

在本发明的一些具体实施例中, 所述上盖与所述上换热段相对的表面上形成有 两个 扇形的凹部, 且所述凹部之间的扇形区域与所述第一分隔板 的位置相对应, 与所述第三 容纳部分位于相同侧的所述凹部上形成有所述 烟气进口,与所述第四容纳部分位于相同 侧的所述凹部上形成有所述空气出口。从而便 于上盖的加工成型, 且保证了将烟气通路 和空气通路分隔开, 避免了空气和烟气之间的互串。

进一步地, 所述下座通过一对第二分隔板而分隔成与所述 烟气出口相连通的部分和 与所述空气入口相连通的部分,其中所述第二 分隔板沿着垂直于所述中心轴线的平面的 投影的形状和位置与所述第一分隔板相对应。 从而使得下座的结构简单, 便于下座的加 工成型, 同时保证了将烟气通路和空气通路分隔开, 避免了空气和烟气之间的互串。

在本发明的一些实施例中, 催化净化和换热系统进一步包括: 支撑座, 所述支撑座 设置在所述下座和所述腔室的所述底部之间, 且所述下座和所述支撑座之间设置有至少 一个调节装置, 以调节所述下座沿着所述竖直方向的高度。 从而通过设有该调节装置, 可调节下座的上下高度, 以保证换热器主体与上盖之间的间隙。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部 分给出, 部分将从下面的描述中变得 明显, 或通过本发明的实践了解到。 附图说明

本发明的上述和 /或附加的方面和优点从结合下面附图对实施 的描述中将变得明 显和容易理解, 其中: 图 1为根据本发明实施例的催化净化和换热系统 主剖面图;

图 2为图 1中 A-A方向的剖面图;

图 3为图 1中 B方向的俯视图;

图 4为图 1中 C部分的放大示意图;

图 5为图 1中 D部分的放大示意图;

图 6为根据本发明实施例的催化净化和换热系统 的上盖的仰视图;

图 7为根据本发明实施例的催化净化和换热系统 的下座的俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例, 所述实施例的示例在附图中示出, 其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有 相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的, 仅用于解释本发明, 而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中, 需要理解的是, 术语"中心"、 "上"、 "下"、 "前"、 "后"、 "左" 、 "右" 、 "竖直" 、 "水平" 、 "顶" 、 "底" "内" 、 "外"等指示的方位 或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系 , 仅是为了便于描述本发明和简化描述, 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、 以特定的方位构造和操作, 因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是, 术语 "第一" 、 "第二 "仅用于描述目的, 而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征 的数量。 由此, 限定有 "第一"、 "第二" 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多 个该特征。进一步地,在本发明的描述中, 除非另有说明, "多个" 的含义是两个或两个以上。

下面参考图 1-图 7描述根据本发明实施例的一种催化净化和换 系统 100, 该催化 净化和换热系统 100 可对通入其的烟气进行催化净化以对烟气脱硝 或去除烟气中的其 他有害气体, 还可对通入其的空气进行加热。 需要说明的是, 在下述的催化净化和换热 系统 100中, 只描述了该催化净化和换热系统 100形成一对容纳部分(即第一容纳部分 和第二容纳部分) 的情况, 但是需要说明的是, 本发明不限于此, 普通技术人员显然知 道的是, 在阅读了本发明此处公开的教导, 可以将该实施例应用于换热器主体 2被分隔 成多对容纳部分的情况, 且每个容纳部分中均容纳有热载体的情况, 这也落入本发明的 保护范围之内。 下面将对该催化净化和换热系统 100进行详细说明。

根据本发明实施例的催化净化和换热系统 100, 如图 1所示, 包括: 壳体 1、 换热 器主体 2、 分隔件、 热载体 4、 烟气通路 5和空气通路 6, 其中, 壳体 1限定有腔室 10。 换热器主体 2设置在腔室 10内且绕换热器主体 2的中心轴线可旋转。 分隔件沿着中心 轴线的方向设置在换热器主体 2内,且将换热器主体 2分隔成相对的第一容纳部分和第 二容纳部分。热载体 4含有催化剂且分别容纳在第一容纳部分和第 容纳部分中。烟气 通路 5设置成与第一容纳部分和第二容纳部分中的 个相连通,以将从烟气通路 5的入 口端通入的烟气与容纳在第一容纳部分和第二 容纳部分中的一个的热载体进行换热。空 气通路 6设置成与第一容纳部分和第二容纳部分中的 外一个相连通,以使空气与其中 容纳的热载体进行换热。 在本发明的示例中, 换热器主体 2形成为圆柱体, 换热器主体 2的内壁上设有耐温隔热内衬。

其中, 热载体 4可为具有小球状、 片状或者多孔状的结构, 由此通过增大接触面积 来加强烟气和空气与热载体 4之间的换热效率。

在下面的描述中, 以该换热器主体 2逆时针旋转, 烟气通路 5设在换热器主体 2的 左侧, 空气通路 6设在换热器主体 2的右侧, 即烟气从中心轴线的左侧进入到换热器主 体 2内, 空气从中心轴线的右侧进入到换热器主体 2内。

在本发明的示例中, 在初始状态, 换热器主体 2处于未旋转状态, 第一容纳部分位 于换热器主体 2的左侧, 第二容纳部分位于换热器主体 2的右侧, 从烟气通路 5的入口 端通入的烟气进入到第一容纳部分内以与设在 第一容纳部分内的热载体 4进行换热,此 时烟气的高温活化了第一容纳部分内的热载体 4中的催化剂,满足了第一容纳部分内的 催化剂的催化条件, 以对烟气中的有害气体进行净化, 达到了催化净化的目的, 同时烟 气对第一容纳部分内的热载体 4进行加热。

第一容纳部分内的热载体 4吸收热量后, 换热器主体 2逆时针转动, 此时第一容纳 部分旋转到换热器主体 2的右侧, 第二容纳部分旋转到换热器主体 2的左侧, 旋转到右 侧的第一容纳部分内的吸收热量的热载体 4与通入其的空气进行换热,从而第一容纳部 分内的热载体 4中的催化剂由于温度的降低处于失活状态, 同时空气的温度升高。旋转 到左侧的第二容纳部分的热载体 4与通入其的烟气进行换热,此时烟气的高温 化了第 二容纳部分内的热载体 4中的催化剂, 满足了第二容纳部分内的催化剂的催化条件, 以 对烟气中的有害气体进行净化或对烟气进行脱 硝, 到达了催化净化的目的, 同时烟气对 第二容纳部分内的热载体 4进行加热。

第二容纳部分内的热载体 4吸收热量后, 换热器主体 2继续逆时针转动, 此时第一 容纳部分旋转回换热器主体 2的左侧, 第二容纳部分旋转回换热器主体 2的右侧, 旋转 回左侧的第一容纳部分内的热载体 4与通入其的烟气进行换热,烟气的高温再次 化了 第一容纳部分内的热载体 4中的催化剂, 满足了第一容纳部分内的催化剂的催化条件, 以对烟气中的有害气体进行净化或对烟气进行 脱硝, 达到了催化净化的目的, 同时烟气 对第一容纳部分内的热载体 4进行加热。旋转回右侧的第二容纳部分内的 收热量的热 载体 4与通入其的空气进行换热,从而第二容纳部 内的热载体 4中的催化剂由于温度 的降低处于失活状态, 同时空气的温度升高, 如此重复。

值得理解的是, 当换热器主体 2为顺时针旋转, 或在初始状态, 第一容纳部分位于 中心轴线的右侧, 第二容纳部分位于中心轴线的左侧时, 催化净化和换热系统 100的换 热过程和换热原理、与当换热器主体 2为逆时针旋转且在初始状态第一容纳部分位 中 心轴线的左侧, 第二容纳部分位于中心轴线的右侧时的换热过 程和换热原理相同, 这里 不再进行详细描述。 根据本发明实施例的催化净化和换热系统 100, 通过将换热器主体 2分隔成第一容 纳部分和第二容纳部分,第一容纳部分和第二 容纳部分内分别设有含有催化剂的热载体 4, 从而在换热器主体 2旋转的过程中, 第一容纳部分或第二容纳部分中的催化剂可在 烟气高温的作用下被活化, 以对烟气中的有害气体进行净化或对烟气进行 脱硝, 同时第 一容纳部分中吸收热量的热载体 4或第二容纳部分中吸收热量的热载体 4与空气进行换 热, 以加热空气, 进而催化净化和换热系统 100可对烟气进行连续的催化净化以去除有 害气体, 同时通过这种交替换热的方式可最大程度的吸 收烟气的显热和潜热, 以用于加 热空气, 提高了加热效率且减少了热损失, 降低了成本, 同时采用这种热载体 4先吸收 烟气的热量,然后再通过吸收热量的热载体 4加热空气的方式,可避免烟气和空气接触, 进而该催化净化和换热系统 100可在连续催化有害气体的过程中实现了废热 的再利用, 实现了节能环保。

其中, 热载体 4由非金属材料所形成。 从而, 通过采用非金属材料的热载体 4, 热 载体 4的蓄热量大,可以在较低的转速和较大的换 器主体 2的体积下实现大规模的气 体加热, 可有效的降低气体加热的成本, 增加气体加热的应用范围, 同时通过采用非金 属材料的热载体 4, 热载体 4的比重小、 重量轻, 可降低催化净化和换热系统 100的能 耗, 又由于通过采用非金属材料的热载体 4, 热载体 4耐腐蚀, 不仅烟气 (例如含硫的 烟气)可为对金属有腐蚀性的气体, 且可以使烟气的温度尽可能降低, 而不用担心烟气 中对金属有腐蚀性的物质析出, 从而最大限定吸收烟气的显热和潜热, 以加热气体, 同 时在烟气与热载体进行换热时, 由于热载体的蓄热量大, 可最大限度的吸收烟气的显热 和潜热,从而可使得热载体内的催化剂所处的 高温环境的温度尽可能的高且持续时间较 长, 充分保证了催化剂的催化条件, 保证了催化剂的催化性能。

例如, 对于含硫的烟气, 在现有的旋转式气体换热器中, 烟气在通过该气体换热器 之后的出口温度是不能降低到 13CTC以下, 因为这会导致硫的沉积和硫酸析出, 从而导 致对该气体换热器内由金属制造的部件的严重 腐蚀。 但是, 在本发明的一个实施例中, 由于热载体由例如 SiC、陶瓷等的非金属固体材料所形成,从而不 用顾虑硫等的腐蚀性, 而把出口温度降低到硫的凝结点之下的温度, 从而最大程度地进行换热, 根据本发明的 一个实施例, 烟气离开催化净化和换热系统 100的出口温度小于 130°C, 进一步地, 烟 气离开催化净化和换热系统 100的出口温度小于 70°C。 该温度在传统的气体换热器中 是几乎不可能实现的。 此外, 在将出口温度降低到凝结点的温度之下, S从气体变成固 体水蒸气冷凝析出为液体水, 释放了大量的潜热 (水从 100 °C变为 10CTC的水蒸气吸收 的热量相当于水从 0°C升高至 10CTC时所吸收热量的 3倍) 。 根据发明人使用该领域内 的公认计算方法的计算, 在例如燃烧煤锅炉的尾气换热过程中, 出口温度每降低 10度, 整个锅炉的效率可以提高 0.5%, 而所释放的潜热相当于提高了整个锅炉效率的 1.5%, 从而节省了锅炉中的大量煤炭燃烧, 同时扩大了煤炭的适用范围, 即降低了所使用的煤 的品位, 进一步地降低了生产成本。

在本发明的一些实施例中, 如图 1所示, 催化净化和换热系统 100进一步包括: 上 盖 7和下座 8, 上盖 7用于密封腔室 10的顶部开口端, 上盖 7上限定有烟气进口 70和 空气出口 71。 换热器主体 2可旋转地设置在下座 8上, 下座 8设置在腔室 10的底部且 形成有为烟气通路 5的一部分的烟气出口 80和为空气通路 6的一部分的空气入口 81。 从而使得壳体 1的结构简单。

进一步地, 换热器主体 2通过设置在其下边缘的第一迷宫密封装置 9与下座 8边缘 密封配合。 换热器主体 2通过设置在其上边缘的第二迷宫密封装置 11与上盖 Ί的边缘 密封配合。从而可提高换热器主体 2与上盖 7和下座 8之间的密封性, 避免了烟气和空 气的泄露。

在本发明的一些示例中, 如图 1所示, 第一迷宫密封装置 9为环形件, 第二迷宫密 封装置 11为环形件。 进一步地, 如图 5所示, 第一迷宫密封装置 9包括第一密封件 90 和第二密封件 91, 第一密封件 90设在换热器主体 2的下边缘, 第二密封件 91设在下 座 8上, 第一密封件 90的下表面上形成有多个环形的第一凸起 901, 第二密封件 91的 上表面上形成有多个环形的第一凹槽 911,该多个第一凹槽 911分别与多个第一凸起 901 一一配合, 在换热器主体 2转动时, 每个第一凸起 901在相应的第一凹槽 911内转动, 不仅可保证换热器主体 2自由旋转还可保证换热器主体 2与下座 8之间的密封性,避免 烟气和空气泄漏, 同时使得第一迷宫密封装置 9结构简单。

如图 4所示, 进一步地, 第二迷宫密封装置 11包括第三密封件 110和第四密封件 111, 第三密封件 110设在上盖 7上, 第四密封件 111设在换热器主体 2的上边缘上, 第三密封件 110的下表面上形成有多个环形的第二凹槽 1101, 第四密封件 111 的上表 面上形成有多个环形的第二凸起 1111, 多个第二凹槽 1101 分别与多个第二凸起 1111 一一配合,在换热器主体 2转动时,每个第二凸起 1111在相应的第二凹槽 1101内转动, 不仅可保证换热器主体 2自由旋转还可保证换热器主体 2与上盖 7之间的密封性,避免 烟气和空气泄漏, 同时使得第二迷宫密封装置 11结构简单。

如图 1所示, 在本发明的一些实施例中, 下座 8的中央形成有第一轴向中心孔 83, 换热器主体 2通过设置在底面上的主轴 12与设置在第一轴向中心孔 83 内的回转轴承 13匹配, 以绕主轴 12的中心线可旋转。 换言之, 回转轴承 13设在下座 8的第一轴向 中心孔 83内, 换热器主体 2的底面上设有主轴 12, 主轴 12与回转轴承 13配合以使得 换热器主体 2可旋转。从而不仅使得换热器主体 2与下座 8之间的配合简单稳定, 且可 减小换热器主体 2旋转时的摩擦力, 延长催化净化和换热系统 100的使用寿命。

在本发明的进一步实施例中, 如图 2所示, 催化净化和换热系统 100进一步包括: 驱动齿轮 14和多个滚柱 15, 驱动齿轮 14可被驱动旋转且连接至腔室 10的内侧壁上。 滚柱 15形成在换热器主体 2的外圆周上, 且适于与驱动齿轮 14的齿啮合。 其中, 该驱 动齿轮 14可被电机等驱动装置驱动旋转, 当驱动齿轮 14旋转时, 驱动齿轮 14与分布 在换热器主体 2的外圆周上的滚柱 15配合, 从而驱动换热器主体 2旋转。 从而通过驱 动齿轮 14与滚柱 15的配合以驱动换热器主体 2转动, 使得换热器主体 2运行稳定, 同 时可通过控制驱动齿轮 14的转速, 改变换热器主体 2的转速, 可扩大催化净化和换热 系统 100的使用范围。

如图 1所示, 根据本发明的一些实施例, 换热器主体 2沿着竖直方向被分隔成上换 热段 23、 下换热段 24以及中间段 25, 其中上换热段 23包括: 上中心轴段 230和上支 撑盘 231, 上中心轴段 230与中心轴线共轴。 上支撑盘 231套设在上中心轴段 230的下 端, 且其位于第一容纳部分和第二容纳部分中的部 分上支撑有上热载体 40。 可选地, 上中心轴段 230形成为中空且下端封闭的圆柱形。 下换热段 24包括: 下中心轴段 240 和下支撑盘 241, 下中心轴段 240套设在主轴 12上且与中心轴线共轴。 下支撑盘 241 套设在下中心轴段 240的下端,且其位于第一容纳部分和第二容纳 部分中的部分上支撑 有下热载体 41。

中间段 25包括: 中间中心轴段 250和一对第一分隔板 251, 中间中心轴段 250通过 穿设主轴 12和下中心轴段 240的支撑管 26而固定支撑, 且与中心轴线共轴。第一分隔 板 251竖直地设置在上支撑盘 231和下支撑盘 241之间,且沿着中间中心轴段 250成径 向相对设置,以通过一对第一分隔板 251以及换热器主体 2的内侧壁分隔成彼此隔开的 第三容纳部分 252和第四容纳部分 253, 第三容纳部分 252与烟气通路 5相连通, 且第 四容纳部分 253与空气通路 6相连通。 从而可进一步避免烟气和空气之间互串。

当烟气从上盖 7上的烟气进口 70进入到第一容纳部分或第二容纳部分内时, 烟气 首先与上换热段 23中的上热载体 40进行换热, 烟气经过整个上换热段 23后降低了一 定温度, 即进行了第一次降温, 然后烟气经过中间段 25中的第三容纳部分 252后进入 到下换热段 24内, 烟气与下换热段 24中的下热载体 41进行换热, 烟气经过整个下换 热段 24后又降低了一定温度, 即进行了第二次降温, 最后经过两次降温的烟气从下座 8上的烟气出口 80排出。 其中, 在烟气进行换热的过程中, 上热载体 40和下热载体 41 中的催化剂被活化以对烟气中的有害气体进行 净化。

空气从下座 8上的空气入口 81进入到第一容纳部分或第二容纳部分内时, 空气先 进入到下换热段 24内, 下换热段 24内的吸收热量的下热载体 41与空气进行换热, 即 对空气进行第一次加热, 然后空气经过中间段 25中的第四容纳部分 253后进入到上换 热段 23内,进入到上换热段 23内的空气与上换热段 23内吸收热量的上热载体 40进行 换热, 即对空气进行第二加热, 经过两次加热的空气从上盖 7上的空气出口 71排出。

进一步地,第一分隔板 251构造成沿着垂直于中心轴线的平面内的投影 为扇形截面。 根据本发明的进一步实施例, 如图 1所示, 支撑管 26为中空管且可通过支撑管 26 向第三容纳部分 252内供给催化还原剂。 其中, 值得理解的是, 在换热器主体 2旋转的 过程中, 支撑管 26不做旋转, 以使得催化还原剂只供给第三容纳部分 252内。 此时, 烟气在经过上换热段 23进行第一次降温后进入到中间段 25内, 在中间段 25中的催化 还原剂的作用下进行催化还原反应, 从而可进一步去除烟气中的有害气体。在发明 的一 些实施例中, 中间中心轴段 250和下中心轴段 240中分别填充有隔热保温棉, 以避免喷 管 19和支撑管 26由于受烟气高温的影响而过热而影响催化还 剂的反应效果。

如图 3所示, 在本发明的进一步实施例中, 中间段 25进一步包括: 多个下隔风板 254, 下隔风板 254自中间中心轴段 250径向向外延伸至换热器主体 2的内侧壁附近。 从而可进一步避免烟气和空气之间互串。

具体地, 如图 3所示, 下隔风板 254沿着中间段 25的周向均匀分布, 且位于第三 容纳部分 252被下隔风板 254分隔的区域内分别设置有沿着中间段 25径向延伸的喷管 19, 喷管 19与支撑管 26相连通。 换言之, 第三容纳部分 252被多个下隔风板 254分隔 成多个区域, 每个区域内分别设有一个喷管 19, 每个喷管 19与支撑管 26相连通, 进 入到支撑管 26内的催化还原剂从每个喷管 19喷入到与每个喷管 19相对应的区域内, 以使得该区域内的烟气可发生催化还原反应以 去除有害气体,从而可保证催化还原剂可 均匀的喷洒在第三容纳部分 252内以与烟气进行充分的混合,保证了可充分 的去除烟气 中的有害气体。 进一步地, 每个喷管 19的周壁上可设有多个小孔, 从而可进一步保证 将催化还原剂均匀喷出。 具体地, 多个喷管 19可上下交错的焊接在支撑管 26上。

根据本发明的一些实施例, 如图 2所示, 进一步包括: 催化净化和换热系统 100还 包括多个上隔风板 232, 上隔风板 232形成在与上盖 7相对的上中心轴段 230的上端且 径向向外延伸至换热器主体 2 的内侧壁。 换言之, 每个上隔风板 232设在上中心轴段 230的上端, 每个上隔风板 232从每个上中心轴段 230的周壁沿径向向外延伸至换热器 主体 2的内侧壁上。 从而通过设有多个上隔风板 232, 可进一步避免烟气和空气之间的 互串。 优选地, 上隔风板 232沿着周向均匀分布。 从而便于换热器主体 2的加工成型。 具体地, 上隔风板 232可使用耐高温的碳化硅或陶瓷材料制成。

如图 6所示, 在本发明的一些实施例中, 上盖 7与上换热段 23相对的表面上形成 有两个扇形的凹部 73,且两个凹部 73之间的扇形区域与第一分隔板 251的位置相对应, 与第三容纳部分 252位于相同侧的凹部 73上形成有烟气进口 70, 与第四容纳部分 253 位于相同侧的凹部 73上形成有空气出口 71。 从而便于上盖 7的加工成型, 且保证了将 烟气通路 5和空气通路 6分隔开, 避免了空气和烟气之间的互串。

进一步地, 如图 7所示, 下座 8通过一对第二分隔板 16而分隔成与烟气出口 80相 连通的部分和与空气入口 81相连通的部分,其中第二分隔板 16沿着垂直于中心轴线的 平面的投影的形状和位置与所述第一分隔板 251相对应。 从而使得下座 8的结构简单, 便于下座 8的加工成型, 同时保证了将烟气通路 5和空气通路 6分隔开, 避免了空气和 烟气之间的互串。

如图 1所示, 根据本发明的一些实施例, 催化净化和换热系统 100进一步包括: 支 撑座 17, 支撑座 17设置在下座 8和腔室 10的底部之间, 且下座 8和支撑座 17之间设 置有至少一个调节装置 18, 以调节下座 8沿着竖直方向的高度。 从而通过设有该调节 装置 18, 可调节下座 8的上下高度, 以保证换热器主体 2与上盖 7之间的间隙。

在本发明的一些实施例中, 在上盖 7和换热器主体 2的密封处还设有风冷装置, 以 使得该催化净化和换热系统 100适用于温度较高的场合。

在本说明书的描述中, 参考术语 "一个实施例" 、 "一些实施例" 、 "示意性实施 例" 、 "示例" 、 "具体示例" 、 或 "一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例 述的具体特征、 结构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例 或示例中。 在本说 明书中, 对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的 实施例或示例。 而且, 描述的具 体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结 合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例, 本领域的普通技术人员可以理解: 在不脱 离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实 施例进行多种变化、 修改、 替换和变型, 本发明的范围由权利要求及其等同物限定。