一种整体式催化剂快速烘干装置的制作方法

1.本实用新型涉及催化剂制备技术领域，尤其是指一种整体式催化剂快速烘干装置。


背景技术：

2.整体式催化剂目前被广泛应用于机动车、固定源尾气处理等领域。常用的整体式催化剂包括涂覆在蜂窝陶瓷载体上的三元催化剂(twc)、颗粒捕集器催化剂(cgpf&cdpf)、选择性催化还原催化剂(scr)、柴油机氧化催化剂(doc)以及工业废气催化剂(voc)等。
3.整体式催化剂的制备过程一般包含浆料的配制、涂覆、烘干和焙烧等步骤。其中烘干步骤是制备过程中耗时耗能较长的步骤之一，是制备过程中的主要限速步骤。常规的烘干方法包括将涂覆有浆料的催化剂置于电热鼓风干燥箱中烘干以及使用强制鼓风气流烘干，但两种方式都存在对应的缺陷。电热鼓风干燥箱的烘干速率较慢，完成催化剂上浆料烘干过程(一般指烘干率在90％以上)需要数小时的时间，严重限制了催化剂的制备节拍；强制鼓风气流烘干通过鼓风机和加热器加热外界空气使之强制通过整体式催化剂，高温高速气流将催化剂浆料中的水分带出并排到大气环境，烘干时间因此得以大幅降低，但该过程由于需要持续性的加热空气，会导致能耗巨大，催化剂生产成本得以大幅提高。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供了一种整体式催化剂快速烘干装置，解决了现有烘干技术中存在的耗时长及耗能大的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种整体式催化剂快速烘干装置，包括鼓风机，所述鼓风机出风口连接有出风管道，所述出风管道上沿鼓风机的出风气流方向依次设置有电加热控制装置、前级三通阀、升降套筒、催化剂气封、排气三通阀、气体干燥装置，所述前级三通阀与排气三通阀连通，所述催化剂气封和升降套筒之间设有催化剂；
6.所述鼓风机用于控制进气和经气体干燥装置流出的循环气体；
7.所述电加热控制装置用于对出风管道内气体进行加热；
8.所述前级三通阀用于控制出风管道上的气流流向升降套筒或排气三通阀，所述排气三通阀用于控制出风管道上的气流流向气体干燥装置或排出至外界；
9.当升降套筒升起时，通过前级三通阀实时控制出风管道上的气流流向排气三通阀；当升降套筒降下封闭时，前级三通阀实时控制出风管道上的气流流向升降套筒。
10.在本实用新型的一种实施方式中，所述鼓风机上安装有进气三通阀，通过进气三通阀控制外界环境空气的进气或经气体干燥装置流出的循环气体。
11.在本实用新型的一种实施方式中，所述排气三通阀还连接有排气管道。
12.在本实用新型的一种实施方式中，所述鼓风机内置有流量计，通过流量计实现对排气流量的在线测定。
13.在本实用新型的一种实施方式中，所述电加热装置中内置温度计、湿度计和压力
表，通过所述温度计、湿度计和压力表分别实现对管道气体温度、湿度和气压的在线测定。
14.在本实用新型的一种实施方式中，所述升降套筒包括升降套筒外壳，所述升降套筒外壳下端设有开口；所述催化剂气封包括气封外套、气囊、挡板，所述开口可与气封外套相接触，所述气封外套包括用于与管道连接的法兰结构，所述挡板设于气封外套内，所述气囊为环形结构并由挡板进行支撑。
15.在本实用新型的一种实施方式中，所述升降套筒包括可伸缩排气软管、连接件、电动升降装置，所述可伸缩排气软管与升降套筒外壳上端连通，所述电动升降装置通过连接件与升降套筒外壳侧端连接。
16.在本实用新型的一种实施方式中，所述催化剂气封还包括压缩空气管路、气路控制阀，所述压缩空气管路与气囊相连，所述气路控制阀设于压缩空气管路上。
17.在本实用新型的一种实施方式中，还包括中央控制系统，所述中央控制系统通过有线或无线方式分别与鼓风机、进气三通阀、电加热控制装置、前级三通阀、升降套筒、催化剂气封和排气三通阀控制连接，所述中央控制系统实时读取并显示鼓风机内置流量计及电加热装置中内置温度计、湿度计和压力表的监测数据。
18.在本实用新型的一种实施方式中，所述中央控制系统还配备操控界面，可实现人工或自动操控。
19.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
20.本实用新型所述的一种整体式催化剂快速烘干装置，通过鼓风机、电加热装置、升降套筒和催化剂气封等装置的联用实现了强制鼓风气流烘干的效果，使整体式催化剂浆料的烘干时间得以大幅降低；同时通过气体干燥装置的使用使得烘干过程中的高温气体可经除水后循环利用，避免了需持续引入并加热外界环境空气的过程，使得烘干过程能耗大幅降低。干燥剂选用价格低廉的无水氯化钙或生石灰，水吸附饱和后可进行快速更换，不会对装置的使用效率和维护成本带来较大负面影响。
附图说明
21.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
22.图1是本实用新型整体式催化剂快速烘干装置结构示意图。
23.图2是本实用新型升降套筒结构示意图。
24.图3是本实用新型催化剂气封结构示意图。
25.说明书附图标记说明：鼓风机1、电加热控制装置2、气体干燥装置3、进气三通阀4、排气三通阀5、前级三通阀6、升降套筒7、催化剂气封8、整体式催化剂9、排气管道10、中央控制系统11、升降套筒外壳12、可伸缩排气软管13、连接件14、电动升降装置15、气封外套16、气囊17、压缩空气管路18、气路控制阀19；挡板20、法兰结构21。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
27.参照图1至图3所示，本实用新型的一种整体式催化剂快速烘干装置，包括鼓风机
1，所述鼓风机1出风口连接有出风管道，所述出风管道上沿鼓风机1的出风气流方向依次设置有电加热控制装置2、前级三通阀6、升降套筒7、催化剂气封8、排气三通阀5、气体干燥装置3。完成浆料涂覆的整体式催化剂9可置于催化剂气封8和升降套筒7中固定，构成与外界环境隔绝的密封空间，使得烘干过程中高温气流全部流经催化剂，并实现整体式催化剂上涂覆浆料的快速烘干，并且烘干过程中的高温气体可经气体干燥装置3除水后循环利用，大幅降低了烘干过程能耗，同时也提高了催化剂的制备效率。
28.具体地，所述鼓风机1上安装有进气三通阀4，进气三通阀4可控制进气气流来源为外界环境空气或经气体干燥装置3流出的循环气体。鼓风机1内置流量计，可实现对排气流量的在线测定。
29.具体地，所述电加热控制装置2可实现管道内气体的加热。所述电加热装置2中内置温度计、湿度计和压力表，可以实现对管道气体温度、湿度和气压的在线测定。
30.具体地，所述前级三通阀6可控制出风管道上的气流流动方向指向升降套筒7或排气三通阀5。所述升降套筒7与前级三通阀6存在联动关系，当升降套筒7升起时，前级三通阀6实时控制出风管道上的气流流动方向指向排气三通阀5；当升降套筒7降下封闭时，前级三通阀6实时控制出风管道上的气流流动方向指向升降套筒7，进而完成整体式催化剂的烘干。
31.具体地，所述排气三通阀5可控制出风管道上的气流流动方向指向气体干燥装置3或排气管道10。
32.具体地，所述气体干燥装置3中内置的干燥剂包括但不限于无水氯化钙、生石灰等，可实现对管道气体的干燥除水，使之能循环利用。干燥剂选用价格低廉的无水氯化钙或生石灰，水吸附饱和后可进行快速更换，不会对装置的使用效率和维护成本带来较大负面影响。
33.具体地，所述升降套筒7包括升降套筒外壳12，所述升降套筒外壳12下端设有开口；所述催化剂气封8包括气封外套16、气囊17、挡板20，所述开口可与气封外套16相接触，所述气封外套16包括用于与管道连接的法兰结构21，所述法兰结构21上设有螺丝连接孔，所述挡板20设于气封外套16内并与气封外套16连接，所述气囊17为环形结构并由挡板20进行支撑。所述挡板20可为十字结构或其他结构，使用时，将催化剂放在气囊17中间的挡板20上，然后气囊17充气并膨胀，即可固定住催化剂，也阻挡了气流从升降套筒外壳12的开口处流过。
34.具体地，所述升降套筒7包括可伸缩排气软管13、连接件14、电动升降装置15，所述可伸缩排气软管13与升降套筒外壳12上端连通，所述电动升降装置15通过连接件14与升降套筒外壳12侧端连接。
35.具体地，所述催化剂气封8还包括压缩空气管路18、气路控制阀19，所述压缩空气管路18与气囊17相连，所述气路控制阀19设于压缩空气管路18上。通过气路控制阀19的开闭控制向压缩空气管路18通入的压缩空气，进而使得气囊17充气。
36.具体地，本实施例还包括中央控制系统11，中央控制系统11可通过有线或无线方式连接控制鼓风机1、进气三通阀4、电加热控制装置2、前级三通阀6、升降套筒7、催化剂气封8和排气三通阀5的工作工况，并可实时读取并显示鼓风机1内置流量计及电加热装置2中内置温度计、湿度计和压力表的监测数据，进一步地，中央控制系统11可控制电动升降装置
15、气路控制阀19，中央控制系统11配备操控界面，可实现人工或自动操控。
37.本实用新型工作原理：首先通过中央控制系统11启动鼓风机和电加热装置，进气三通阀4控制进气气流来源为外界环境空气，同时前级三通阀6气流指向升降套筒7，排气三通阀5气流指向气体干燥装置3。当气压满足设定条件时，进气三通阀4将切换进气气流来源为经气体干燥装置3流出的循环气体。当温度到达设定值时，通过中央控制系统11的控制电动升降装置15将升降套筒7升起，将完成浆料涂覆的整体式催化剂9放置于挡板20上，将气路控制阀19打开，压缩空气通过压缩空气管路18进入气囊17，气囊17鼓起并将催化剂固定，然后通过电动升降装置15将升降套筒7降下将催化剂与外界环境隔绝并开始烘干过程。此过程中可通过读取湿度判断烘干过程进度。当完成催化剂干燥时，通过中央控制系统11将升降套筒7升起，压缩空气排出，气囊17收缩，将催化剂取走，之后将升降套筒7降下。当整个烘干过程结束后，中央控制系统11关闭电加热装置2，排气三通阀5气流指向切换为排气管道10，当气体排出后关闭鼓风机1。
38.烘干对比试验：
39.选择直径*高度为132.1*127mm尺寸的cgpf催化剂3只为烘干对比试验对象，烘干前完成了催化浆料的涂覆，涂覆量均为80g/l，浆料的固化物含量为20％。烘干设备分别选择常规的电热鼓风干燥箱(容积100l)、常规强制鼓风气流烘干装置以及本实用新型提供的快速烘干装置。常规强制鼓风气流烘干装置与本实用新型相对比，其不含气体干燥装置，其余配置均相同。试验以完成烘干率90％为设定条件，对比烘干时间及能耗。烘干温度均设置为150℃，常规强制鼓风气流烘干设备以及本实用新型所提供的快速烘干装置的气流流量均设置为500kg/h。对比结果如表1：
40.表1烘干时间及能耗对比
41.烘干设备烘干完成时间(min)能耗(kwh)电热鼓风干燥箱3609.2常规强制鼓风气流烘干装置66.5本实用新型提供的快速烘干装置61.7
42.由上表对比结果可知，本实用新型提供的整体式催化剂快速烘干装置可实现快速、低能耗的烘干过程，提升了催化剂制备过程节拍并降低了时间及能源成本，提高了制备过程效率。
43.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。