催化燃燒設備的使用越來越頻繁,這一點早已不是 什么秘密。這是 因為現今廢氣處理技術中,主要有燃燒、冷凝、吸附、膜處理技術等。除燃燒技術外,其它處理方法主要適合于物種較單一、廢氣工況較穩定的場合,而且可適用工況范圍均較小。但是 大多數工業廢氣存在物種復雜、工況波動大,回收價值不高的問題,對于這一類尾氣較適合采用燃燒技術。另外,與普通的熱力焚燒處理技術相比,催化燃燒技術具有很多優點,據市場分析數據,催化燃燒技術在有機廢氣環保處理技術中已占50~60%之多,成為主流成熟的廢氣處理技術。

催化燃燒過程的燃燒過程是 在催化燃燒設備進行。有機廢氣通過熱交換器預熱至200~400℃,然后進入燃燒室。當它通過催化劑床時,混合氣體中的烴分子和氧分子分別吸附在催化劑表面上并活化。由于表面吸附降低了反應的活化能,碳氫化合物和氧分子在較低溫度下被迅速氧化,產生二氧化碳和水。催化劑燃燒反應的關鍵是 選擇合適的催化劑。催化劑的需求:高活動,尤其是 低溫活性好,所以開始的時候溫度盡可能低。燃燒是 一種放熱反應,釋放大量的熱量可使催化劑表面達到500~1000攝氏度,而且催化劑易熔化,活性降低,因此要求催化劑能夠承受高溫。
用于催化燃燒的催化劑可分為1:1貴金屬:鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑具有較高的活性和氧化容易回收,等等,雖然有稀缺資源,昂貴的和糟糕的抗毒性缺點,但仍然是 世界上主要的催化劑。非 貴金屬:過渡元素氧化物和稀土元素氧化物。單組分氧化物,如氧化銅(CuO)和氧化鎳(NIO)。單組分氧化物的耐熱性差,活性低,限制了其應用。后切換到兩個或兩個以上的金屬氧化物的混合物,如二氧化錳-氧化銅(3:2)化合物,三氧化二鐵-鉻酸復雜,銅氧化物、三氧化鉻復雜,尖晶石復雜鈷、錳、銅、錳、鎳、鋅鉻酸鹽等。雖然復合氧化物可以改善某些催化性能,但氧化活性仍低于貴金屬。此外,還存在釷、鎳、鉬、硫化鈷等金屬硫化物。一般只適用于這類催化劑催化燃燒的碳氫化合物,硫、使用溫度限制在300~400℃,高溫,容易分 解。
催化燃燒設備設計時應考慮 以下幾方面問題
1、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天然氣作輔助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應引入空氣助燃。
2、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并保證火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室必需具有足夠的長度和空間。催化燃燒設備應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼 內襯耐火材料,或用雙層夾墻結構。
3、較高的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應,所以,無論反應進行到什么階段,都應在盡可能高的溫度下進行,以獲得較高的轉化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得,熱能的供應,以及是 否伴有副反應等。因而實際生產中應根據實際情況恰當地選擇。
4、便于清洗和換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構,便于清洗和換催化劑載體。
催化燃燒處理注意事項
1、廢氣成分中,不能含有下列物質;有高粘性的油脂類。如磷、鉍、砷、銻、汞、鉛、錫;高濃度的粉塵;
2、設備選型時,注明廢氣的成分、濃度及出口溫度;
3、設備安裝場所無腐蝕性氣體,并有良好的防雨措施;
4、設備所需電源為:三相交流380V頻率50Hz;
催化燃燒設備的吸附法能耗低、工藝成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣的優點,有很好的環境和經濟效益。用途:吸附法主要用于低濃度,高通量可揮法性有機物(VOCs)的處理。吸附劑:決定催化燃燒設備吸附法處理VOCs的關鍵是 吸附劑,吸附劑應具有密集的細孔結構、內表面積大、吸附性能好、化學性質安穩、不易破碎、對空氣阻力小等性能,常用的有活性炭、氧化鋁、硅膠、人工沸石等。
催化燃燒設備燃燒進程的放熱量,即廢氣中的種類和濃度;起燃溫度,即有機組分的性質及催化劑活性;熱量收回率等。當催化燃燒設備收回熱量超越預熱所需熱量時,可實現自身熱平衡作業,無需外界補充熱源,這是 比較經濟的。
催化燃燒設備的處理效果理想,和它的處理工藝有關,而放熱量,燃燒的溫度,熱量等要素會影響它的工藝,進而對設備的處理效果產生影響,為了讓設備將廢氣處理更潔凈,注意操控好它的放熱,將熱量盡可能大面積收回。
催化燃燒電氣操控系統作業進程分為三個狀況:燃燒器作業狀況、停止狀況和參數設定狀況。在作業狀況中又分為燃燒進程和燃燒進程。由裝置的熱電偶檢測出溫度,送文本顯現器顯現。催化燃燒設備操控系統將檢測到的信號與設定的信號經過比較運算后,通過電信號操控變頻器的輸出頻率來調整風機的轉速,堅持燃燒器的燃燒溫度;自動檢測燃燒器溫度信號與設定的溫度比較,輸出各類警報信號或直接停機。顯現器可以顯現燃氣流量、燃燒溫度和變頻器輸出頻率。催化燃燒設備設定參數和作業狀況等信息;可以通過顯現器在線調整運行溫度參數,修改設定溫度操控風機的運行。該系統還設有多種維護功能,尤其是 較強的邏輯互鎖功能。
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