[發(fā)明專利]一種基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010788083.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111895430A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶勇;于尚志;白劍峰;梁曉江;解慶龍;吳振宇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本申請公開了一種基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置及方法，本申請裝置包括催化燃燒器，催化燃燒器的進(jìn)氣口管路連接有第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器；催化燃燒器內(nèi)填充有泡沫金屬催化劑床層，催化燃燒器外纏繞有電磁線圈，電磁線圈連接有電磁加熱電源，電磁加熱電源連接有溫控儀和溫度傳感器，溫度傳感器的測溫端穿入催化燃燒器內(nèi)用以測量泡沫金屬催化劑床層的溫度，泡沫金屬催化劑能夠在電磁線圈的電磁感應(yīng)作用下促使其表面溫度升高。本發(fā)明將電磁感應(yīng)加熱與泡沫金屬催化劑結(jié)合應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢氣催化燃燒中，裝置內(nèi)的泡沫金屬催化劑較傳統(tǒng)催化劑機(jī)械強(qiáng)度更高，催化劑性質(zhì)更穩(wěn)定，不易結(jié)焦，床層溫度更加穩(wěn)定，催化效率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，催化燃燒技術(shù)是一種處理高濃度有機(jī)廢氣的有效方法，具有較低的燃燒溫度、處理效率高和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而且燃燒產(chǎn)生的熱量還可以進(jìn)行余熱利用。然而，常規(guī)的催化燃燒技術(shù)通常使用電加熱方式進(jìn)行加熱，其主要通過傳導(dǎo)、對流或輻射的傳熱方式加熱催化燃燒裝置外表面，再通過熱傳導(dǎo)方式將熱量傳遞至裝置內(nèi)到催化劑內(nèi)部。這種加熱方式是由外向內(nèi)供給熱量，使裝置內(nèi)催化劑床層溫度分布不均勻，存在較大的溫度梯度，同時由于催化燃燒是一個強(qiáng)放熱反應(yīng)，這使得催化劑床層溫度更加不容易控制。

不同于電加熱方式，電磁加熱能夠?qū)崿F(xiàn)由內(nèi)到外的加熱，具有能量利用率高，穩(wěn)定安全等特點(diǎn)，其加熱原理就是利用高頻的交變電流在通過線圈時產(chǎn)生磁場，金屬物質(zhì)通過交變磁場時產(chǎn)生渦流，渦流使金屬中的載流子高速無規(guī)則運(yùn)動，載流子與原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。

泡沫金屬是一種具有泡沫氣孔的特種金屬材料，具有孔隙率高、密度小、導(dǎo)熱性良好以及能夠被電磁加熱等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、軍工、汽車工業(yè)及建筑行業(yè)等領(lǐng)域。將泡沫金屬用作催化劑載體能夠有效提高催化劑的比表面積與穩(wěn)定性，并可以利用電磁加熱維持催化反應(yīng)所需的溫度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝流程簡單、高效、穩(wěn)定的基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置及方法。

所述的一種基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置，其特征在于包括催化燃燒器，催化燃燒器的進(jìn)氣口分為兩路，分別通過管路連接有第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器；催化燃燒器內(nèi)填充有泡沫金屬催化劑床層，催化燃燒器外纏繞有電磁線圈，電磁線圈連接有電磁加熱電源，電磁加熱電源連接有溫控儀和溫度傳感器，所述溫度傳感器的測溫端穿入催化燃燒器內(nèi)用以測量泡沫金屬催化劑床層的溫度，其中泡沫金屬催化劑能夠在電磁線圈的電磁感應(yīng)作用下促使其表面溫度升高。

所述的一種基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置，其特征在于所述泡沫金屬催化劑包括泡沫金屬載體及負(fù)載于泡沫金屬載體上的貴金屬活性組分，泡沫金屬載體為泡沫銅、泡沫鐵和泡沫鎳中的任意一種，所述貴金屬活性組分為鉑成分或鈀成分。

所述的一種基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置，其特征在于所述泡沫金屬催化劑的制備方法如下：

1）泡沫金屬載體表面處理：將泡沫金屬載體裁剪成小顆粒后，放入乙醇中超聲清洗，再用稀硫酸溶液中超聲清洗，最后用去離子水洗凈并干燥；

2）活性組分負(fù)載：將泡沫金屬載體放入浸漬溶液中超聲浸漬并進(jìn)行干燥，干燥后的催化劑再進(jìn)行焙燒，自然冷卻后即可得泡沫金屬催化劑。

所述的基于電磁感應(yīng)加熱泡沫金屬催化劑的催化燃燒裝置的方法，其特征在于空氣和高濃度有機(jī)廢氣分別通過第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱后，一并通入到催化燃燒器內(nèi)進(jìn)行催化燃燒，并從催化燃燒器的出氣口排出凈化廢氣。