技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种配置了多通道环形换向阀的蓄热式催化氧化反应器，主要用于
净化处理各种含有挥发性有机物的工业有机废气。
背景技术
[0002] 以高效节能、环保为特征的高温空气燃烧技术（HTAC）广泛应用于工业炉窑领域并且带动相关专业的技术进步，用于有机废气净化技术较先进的蓄热式热
力氧化反应炉（RTO）或蓄热式催化、氧化反应器（RCO）设备基本上来自日本、韩国和我国台湾地区，其中的旋转翼配气换向装置（星形旋转密封阀）代表该领域的技术现状。
[0003] 蓄热式热力氧化反应炉（RTO）和蓄热式催化、氧化反应器（RCO）中的旋转翼配气换向装置运用星形旋转密封机构原理，主要由
阀体、
阀座体、驱动装置组成，其结构及运转特点是阀座与阀体呈套筒式同轴上下
轴承连接，阀座体为圆筒结构，于
基础垂直固定，阀体为筒缺结构在发作体内旋转，筒体外圆周立面气孔对应阀座体内圆周立面气孔，通过阀体的转动依次切换气孔通道，完成进气、燃烧（催化）氧化、换向清洗、蓄热、低温排气的过程。阀体与阀座体结合弧面采用高性能
橡胶板搭压密封。存在机构庞大，制造、安装、维护
费用高，密封面积大，
泄漏率高等
缺陷。
[0004] 用于
冶金行业的环形加热炉和环卫系统的转底垃圾焚烧炉中的蓄热式燃烧技术，其蓄热式烧嘴配套气、液动三通、
四通阀等设备，实现贫氧燃烧低氮氧化物排放及
热能高效率回收。存在系统布置分散，管线长，制造、运行费用高，燃烧
温度不稳定等缺陷。实用新型内容
[0005] 为克服
现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种蓄热式催化氧化反应器，该装置结构简单、性能可靠、耗
能量少、
密封性强、处理成本低。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案：
[0007] 一种通过多通道换向阀组换向的蓄热式催化氧化反应器，包括壳体，还包括位于所述壳体内的多通道环形换向阀组，所述壳体内设有上下分布的燃烧反应室、催化反应层和蓄
热层，所述催化反应层和蓄热层所在的区域被均匀地分隔为若干轴向气流通道，所述各轴向气流通道的顶部敞开，连通所述的燃烧反应室，所述多通道环形换向阀组包括多个三通阀和一个定轴旋转的
凸轮，所述多个三通阀分布在所述凸轮的周围，所述三通阀设有用于控制其工作状态的阀杆或阀杆组合，所述各三通阀的阀杆和阀杆组合分别以相同的方式与所述凸轮组成平面凸轮机构，所述平面凸轮机构为所述凸轮旋转一周的过程中所述各三通阀的阀杆或阀杆组件中连接阀瓣的各件分别做一次或多次改变三通阀工作状态的往复移动的凸轮机构，所述各三通阀的第一口连接出反应器的出气口，第二口连接反应器的进气口，第三口分别连接各自对应的所述轴向气流通道的下端开口，所述多通道环形换向阀组的凸轮通过
凸轮轴连接驱动装置，所述蓄热层的下方设有吹扫装置，所述吹扫装置包括若干
喷嘴和连接这些喷嘴的喷管。
[0008] 优选地，所述蓄热层由若干蓄热
块分层堆码而成，布满所述气流通道的整个截面，所述蓄热块设有供废气穿过的细孔，所述蓄热式催化氧化反应器设有用于固定安放各层蓄热块的活动
框架和用于
支撑这些活动框架的固定
支架。
[0009] 优选地，所述催化反应层由若干催化块分层堆码而成，布满气流通道的整个截面，所述催化块设有供废气穿过的细孔，其内外表面均涂有催化材料，所述蓄热式催化氧化反应器设有用于固定安放各层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架。
[0010] 优选地，所述三通阀设有两个密封副，所述三通阀的阀杆组合包括主阀杆和阀杆
套管，分别连接所述两个密封副的阀瓣，所述阀杆套管套在所述主阀杆上，与所述主阀杆密封移动配合，所述凸轮设有分别与所述阀杆套管和阀杆
接触传动的曲线形的外轮廓和曲线形的内轮廓。
[0011] 优选地，所述各三通阀均为单室三通道的三通阀，以所述凸轮的旋
转轴线为中心径向分布在同一圆周上，所述三通阀的第一口和第二口分别位于阀体的两端，所述第一口和第二口的中心连线相对于所述圆周为径向线，所述第一口朝向所述凸轮的中
线轴线，所述三通阀内设有分别与第一口和第二口对应的第一密封副和第二密封副，所述第一密封副由第一阀瓣和第一阀座组成，所述第二密封副由第二阀瓣和第二密封副组成，所述第一阀瓣和第二阀瓣分别配有各自的复位
弹簧或者共同配有共用的
复位弹簧，所述三通阀的第三口为常开口，设置在阀体的侧面。
[0012] 优选地，所述第一阀瓣和第二阀瓣分别位于所述第一阀座和第二阀座的内侧，第二阀瓣固定连接在所述主阀杆上，所述第一阀瓣固定连接在所述阀杆套管的内端，所述复位弹簧为设置在所述第一阀瓣和第二阀瓣之间的
压缩弹簧，所述阀体上设有位于第一口处的套管导向架，所述套管与所述套管导向架上的套管孔间隙配合，延伸到所述第一口外面，所述阀体上还设有位于第二口处的阀杆导向架，所述阀杆与所述阀杆导向架上的阀杆孔间隙配合。
[0013] 优选地，所述外轮廓和所述内轮廓均设有半环形的工作部，所述外轮廓和所述内轮廓的工作部相对设置，所述外轮廓的工作部的中部呈以所述凸轮的
旋转轴线为圆心的圆弧形，两端距所述凸轮的旋转轴线的距离小于中部距所述凸轮的轴
心轴线的距离，所述内轮廓的工作部的中部呈以所述凸轮的旋转轴线为圆心的圆弧形，两端距所述凸轮的旋转轴线的距离大于中部距所述凸轮的轴心轴线的距离。
[0014] 优选地，所述阀杆套管的前端设有用于同所述外轮廓相接触的套管滚轮，所述阀杆套管近凸轮侧的
侧壁上设有穿透该侧壁的长孔，所述主阀杆上固定设有垂直穿过该长孔的传动杆，所述传动杆的外端设有用于同所述内轮廓相接触的阀杆滚轮，所述各三通阀的阀体相互固定安装在同一个骨架上或者相互固定连接为一体。
[0015] 优选地，所述凸轮的同一个侧面上设有两个半环形的相对的凸起轮缘，其中一个凸起轮缘的内侧表面构成所述的内轮廓，另一个凸起轮缘的外侧面构成所述的外轮廓。
[0016] 优选地，所述凸轮的半边采用外轮廓凸轮结构，另半边采用内轮廓凸轮结构，所述外轮廓凸轮结构的外缘面构成所述外轮廓的工作部，所述内轮廓凸轮结构的内缘面构成所述内轮廓的工作部。
[0017] 本实用新型的有益效果：本实用新型在废气的换向过程采用具有特殊结构的多通道环形换向阀，以阀瓣与阀座的静密封替代了现有的筒套式星形旋转动密封，有效地提高了密封效率，更适用于毒、臭气的处理；
[0018] 采用所述凸轮驱动所述进口阀瓣和出口阀瓣动作，实现了各三通阀按一定顺序周期性的开与关，保证了废气处理从预热、燃烧（催化）氧化，到换向、清洗、蓄热、低温排出的全部工艺流程，同时也可适用于环形加热炉、转底垃圾焚烧炉稳定加热、恒温燃烧和烟气高效净化等工艺要求；
[0019] 所述多通道环形换向阀独具特色的
配气机构及其简捷的气道结构，缩短了气流路线、减少了气流弯曲次数，简化了机构，降低了气流的压力损失。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0021] 图2为本实用新型的多通道环形换向阀的俯视图；
[0022] 图3为本实用新型的凸轮的俯视图。
具体实施方式
[0023] 参见图1和图2，本实用新型提供了一种蓄热式催化氧化反应器，其壳体的横截面通常呈圆形，所述壳体内设有上下分布的催化反应层3和蓄热层4，所述催化反应层和蓄热层所在的区域被均匀地分隔成若干轴向气流通道，所述各轴向气流通道的上端敞口，连接壳体的上部空间，该上部空间构成
燃烧室5，所述若干轴向气流通道的下端设有多通道环形换向阀组，所述多通道环形换向阀组包括多个三通阀6和一个定轴旋转的凸轮7，所述三通阀的阀体为单室、三通道，所述凸轮的中心轴线与所述壳体的轴线重叠，多个所述三通阀的阀体侧壁以所述凸轮的中心轴线为中心依次固定密封连接，形成环形的换向阀的阀座，固定密封连接的方式可以为
焊接，多个所述三通阀所围成的区域构成所述换向阀组的阀腔，所述三通阀的第二口为进口8，第一口为出口9，两者的轴线均指向所述换向阀组阀座的中心，三通阀设有第二、第一两个密封副，其阀瓣分别为进口阀瓣12和出口阀瓣13（或称第二阀瓣和第一阀瓣），所述进口阀瓣和出口阀瓣构成所述凸轮的从动件，所述凸轮通过控制所述进口阀瓣和出口阀瓣来实现对所述三通阀的所述进口和出口的开、关控制，多个所述三通阀的第三口10为进/出口，优选常开，开口方向朝向所述蓄热层的方向，可以与若干所述轴向气流通道一一对应设置，只要能够保证所述凸轮在旋转过程中，多个所述三通阀依次连通各所述轴向气流通道即可。所述多个三通阀的进口连通设置在所述蓄热式催化氧化反应器内的环形的进气围管1，以便对进入所述蓄热式催化氧化反应器的待处理废气匀压，所述进气围管的轴线与所述壳体的轴线重叠，所述进气围管上设有废气进口2，所述多通道环形换向阀的下方设有处理后的净化气排出所述反应器的排气烟道11。为使所述反应器内的进出气体的气流均衡，所述三通阀的数量优选为偶数个，相对于所述凸轮的中心轴线呈对称式分布。
[0024] 所述进口阀瓣可以设有与其固定连接的主阀杆14，所述出口阀瓣可以设有与其固定连接并与所述主阀杆相配合的阀杆套管15，所述主阀杆与所述阀杆套管轴向滑动连接，所述阀杆套管的径向外缘与所述三通阀设有所述出口阀瓣的出口的中心轴孔滑动连接，以便实现所述进口阀瓣相对于进口阀座及所述出口阀瓣相对于出口阀座的相对滑动，从而控制与所述进口阀瓣和出口阀瓣相对应的所述三通阀的进口和出口的开、关。
[0025] 所述进口阀瓣与所述出口阀瓣之间优选设有复位弹簧，所述复位弹簧的两端可以分别与所述进口阀瓣和出口阀瓣固定连接或分别与所述进口阀瓣和出口阀瓣的内表面相接触，压在两阀瓣之间，以便通过所述复位弹簧的预紧力配合所述主阀杆与所述阀杆套管之间的滑动连接实现所述主阀杆和所述阀杆套管受力后的复位，所述复位弹簧未发生弹性形变时，所述进口阀瓣与所述出口阀瓣之间的间距优选不小于所述三通阀与所述进口阀瓣和出口阀瓣相对应的进口和出口之间的间距，以保证所述主阀杆和所述阀杆套管的复位效果（所述主阀杆与所述阀杆套管在不受所述凸轮的外力作用下，所述进口阀瓣和出口阀瓣分别与相对应的进口和出口的阀座密封），所述复位弹簧优选采用螺旋压力弹簧，可以采用耐热
钢卷曲而成，保证其工作的
稳定性。
[0026] 参见图3，所述凸轮的轮盘的半边为正向凸轮体，另半边为反向凸轮槽，以保证其在旋转过程中，可以在不同方向上同时产生向外推力和向心拉力，所述轮盘与所述轮轴同轴连接为一体，所述凸轮设有驱动其匀速旋转的凸轮驱动机构，所述凸轮驱动机构优选采用一台
电机直联减速电机加一级开式
齿轮减速的传动方案，减速机
输出轴连接
小齿轮直接驱动大齿轮带动所述凸轮转动，大
扭矩、超低速的运转，保证了传动的稳定性。所述正向凸轮体的外缘轮廓的主体为等径轮廓18，外缘轮廓的两端为变径轮廓19，所述外缘轮廓的变径轮廓的距中线的距离小于所述外缘轮廓的等径轮廓距中线的距离；所述反向凸轮槽的内缘轮廓的主体为等径轮廓20，内缘轮廓的两端为变径轮廓21，所述内缘轮廓的等径轮廓距中线的距离小于所述内缘轮廓的变径轮廓距中线的距离。以便在所述凸轮的旋转过程中实现所述三通阀的与所述进口阀瓣或出口阀瓣相对应的进口或出口的开启或关闭。当所述正向凸轮体的外缘的等径轮廓与所述阀杆套管直接或间接接触并产生向外推力时，所述三通阀的进口处于关闭状态，出口处于开启状态；当所述反向凸轮槽的内缘的等径轮廓与所述主阀杆直接或间接接触并产生向心拉力时，所述三通阀的进口处于开启状态，出口处于关闭状态，当所述正向凸轮体的外缘的变径轮廓和所述反向凸轮槽的内缘的变径轮廓分别与所述阀杆套管和所述主阀杆直接或间接接触产生向外推力和向心拉力时，所述进口阀座和出口阀座处于开启与关闭之间的中间状态，即可能是从关闭到开启的中间状态，也可能是开启到关闭的中间状态，视所述凸轮的转动方向而定。
[0027] 为了方便所述凸轮的正向凸轮体和反向凸轮槽分别对所述阀杆套管和主阀杆产生向外推力或向心拉力，所述主阀杆上可以设有与所述反向凸轮槽内缘相配合的主阀杆滚轮16，所述阀杆套管上可以设有与所述正向凸轮体外缘相配合的阀杆套管滚轮17，所述阀杆套管上设有可供所述主阀杆滚轮沿所述阀杆套管轴向运动的滑槽，以使所述主阀杆滚轮不影响所述主阀杆与所述阀杆套管之间的相对滑动。
[0028] 在所述主阀杆与所述阀杆套管的相对滑动过程中，所述主阀杆滚轮与所述阀杆套管滚轮之间的最大间距不小于所述正向凸轮体的外缘与所述反向凸轮槽的内缘之间的最大间距，即所述阀杆套管上的滑槽沿所述阀杆套管的轴向方向具有足够的长度空间可保证在所述凸轮的旋转过程中当所述主阀杆滚轮和所述阀杆套管滚轮位于所述正向凸轮体的外缘与所述反向凸轮槽的内缘的最大间距处时，所述正向凸轮体的外缘与所述阀杆套管滚轮接触，具有向所述阀杆套管滚轮施加向外推力的趋势，所述反向凸轮槽的内缘与所述主阀杆滚轮接触，具有向所述主阀杆滚轮施加向心拉力的趋势。
[0029] 所述主阀杆滚轮和阀杆套管滚轮位于所述正向凸轮体的外缘与所述反向凸轮槽的内缘的最大间距处时，所述进口阀瓣和出口阀瓣分别与所述三通阀的与所述进口阀瓣和出口阀瓣相对应的进口和出口的阀座密封，即在所述凸轮的旋转过程中，与所述正向凸轮体的外缘和所述反向凸轮槽的内缘处于最大间距的
位置相对应的两个三通阀的进口和出口均处于关闭状态，以方便对装置内由于气流换向残留在蓄热体及气道死区的气体的清洗。
[0030] 所述蓄热层可以由若干蓄热块分层堆码而成，布满所述气流通道的整个截面，所述蓄热式催化氧化反应器可以设有用于固定安放各层蓄热块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架，更换时只要抽出相应的框架进行更换即可。所述蓄热块可以采用具有高蓄热性能的材料制成，并设有供废气穿过的细孔，使待处理废气经过该轴向气流通道时必须穿过所述蓄热块上的细孔，与所述蓄热块充分接触并进行热交换，以达到升温的目的。
[0031] 所述催化反应层可以由若干催化块分层堆码而成，布满所述气流通道的整个截面，所述蓄热式催化氧化反应器可以设有用于固定安放各层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架，更换时只要抽出相应的框架进行更换即可。所述催化块设有供废气穿过的细孔，其内外表面均涂布有高性能的催化材料，使废气经过该气流通道时必须穿过催化块上的细孔，与催化块上的催化剂充分接触，以进行催化氧化反应。
[0032] 各所述轴向气流通道中所述蓄热层的下方可以设有
蒸汽吹扫装置，所述蒸汽吹扫装置包括若干蒸汽喷嘴和连接这些喷嘴的喷管，所述各喷嘴应基本均匀地分布在所述气流通道的截面上，不留死
角，所述喷管的结构可以根据需要设置，可以是一个喷管连接全部喷嘴，也可以是多个喷管，每个喷管各连接若干喷嘴。高压蒸汽流
过喷管后经喷嘴喷出，以便清洗由于气流换向残留在蓄热体及气道死区的气体，由此保证气流的通畅。其吹扫周期可以同各所述轴向气流通道的工作周期一致，也可以是其工作周期的倍数，即经过几次通
风后吹扫一次。各所述蒸汽吹扫装置的喷管固定安装在壳体上，其外端连接蒸汽管道，以获得所需的蒸汽。
[0033] 所述壳体内可以设有若干与轴线平行的隔板，通过隔板将壳体内的相应空间分隔成所述的轴向气流通道，所述各隔板和各所述轴向气流通道以壳体的轴线为中心轴线沿圆周均匀分布。
[0034] 所述三通阀的进口可以通过
法兰与所述进气围管的内侧管壁密封连接，所述法兰可以采用
轮辐式结构，多根板状
辐条连接所述法兰的
外圈和心部阀杆套管，所述法兰可以采用
螺栓紧固的方式将所述三通阀的进口与所述进气围管的内侧管壁密封连接。
[0035] 本实用新型的工作原理：启动所述凸轮的驱动装置，所述凸轮绕中心轴线匀速旋转，与所述正向凸轮体的外缘和所述反向凸轮槽的内缘处于最大间距的位置相对应的两个三通阀的进口和出口处于关闭状态，此时控制蒸汽吹扫装置对这两个三通阀所对应的轴向气流通道进行相应的清扫。与所述反向凸轮槽的内缘的等径轮廓相对应的各所述三通阀由于所述反向凸轮槽的内缘的等径轮廓对所述主阀杆滚轮的拉力作用，其进口处于开启状态，同时由于这些三通阀的阀杆套管滚轮不受所述正向凸轮体的外缘的推力作用，其出口处于关闭状态，所述进气围管内的待处理废气依次通过所述三通阀的进口和朝向所述蓄热层的出口进入相对应的轴向气流通道，在这些轴向气流通道中的蓄热层进行热交换，在这些轴向气流通道中的催化反应层和燃烧室内完成废气的净化；与所述正向凸轮体的外缘的等径轮廓相对应的各所述三通阀由于所述正向凸轮体的外缘的等径轮廓对其阀杆套管滚轮的推力作用，其出口处于开启状态，同时由于这些三通阀的主阀杆滚轮不受所述反向凸轮槽的内缘的拉力作用，其进口处于关闭状态，经处理后的净化废气从相应的轴向气流通道通过这些三通阀的朝向所述蓄热层的出口和轴线指向所述环形换向阀组阀座中心的出口进入所述排气烟道，排出所述蓄热式催化氧化反应器。随着所述凸轮的匀速旋转，所述阀杆套管滚轮或所述主阀杆滚轮逐渐脱离所述正向凸轮体的外缘的等径轮廓或所述反向凸轮槽的内缘的等径轮廓的约束，在所述复位弹簧的恢复力的作用下，使相应的所述进口阀瓣或出口阀瓣逐渐恢复自然状态（即三通阀的关闭状态）。所述凸轮匀速旋转，多个所述三通阀周期性循环完成上述动作，实现废气的多通道换向，完成废气净化从预热、燃烧（催化）氧化，到换向清洗、蓄热、低温排出的全部工艺流程。
[0036] 本实用新型在废气的换向过程采用具有特殊结构的多通道环形换向阀，以阀瓣与阀座的静密封替代了现有的筒套式星形旋转动密封，有效地提高了密封效率，其独具特色的配气机构及其简捷的气道结构，缩短了气流路线、减少了气流弯曲次数，简化了机构的同时降低了气流的压力损失。
