催化燃燒技術(shù)原理

催化燃燒技術(shù)作為VOCs廢氣處理工藝之一，因?yàn)槠鋬艋矢?，燃燒溫度低（一般低?50℃），燃燒沒有明火，不會(huì)有NOx等二次污染物的生成，安全節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，在環(huán)保市場(chǎng)應(yīng)用有了很好的發(fā)展前景。催化劑作為催化燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，催化劑的合成技術(shù)及應(yīng)用規(guī)則就顯得尤為重要。

催化燃燒反應(yīng)原理是有機(jī)廢氣在較低溫度下在催化劑的作用下被完全氧化和分解，達(dá)到凈化氣體目的。催化燃燒是典型的氣固相催化反應(yīng)，其原理是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，同時(shí)使反應(yīng)物分子富集在催化劑表面上以提高反應(yīng)速率。借助于催化劑，有機(jī)廢氣可以在較低的起燃溫度下無焰燃燒并且在釋放大量熱量，同時(shí)氧化分解成CO2和H2O。

在VOCs催化燃燒系統(tǒng)中，反應(yīng)空速通常指體積空速（GHSV），體現(xiàn)出催化劑的處理能力:反應(yīng)空速是指規(guī)定的條件下，單位時(shí)間單位體積催化劑處理的氣體量，單位為m3/(m3催化劑?h)，可簡(jiǎn)化為h-1。例如產(chǎn)品標(biāo)注空速30000h-1：代表每立方催化劑每小時(shí)能處理30000m3廢氣?？账袤w現(xiàn)出催化劑的VOCs處理能力，因此和催化劑的性能息息相關(guān)。

催化劑的性能與的含量、顆粒大小和分散度相關(guān)。理想狀態(tài)下，高度分散，此時(shí)的以的顆粒（幾個(gè)納米）存在于載體上，得到蕞大程度的利用，此時(shí)催化劑的處理能力與含量成正相關(guān)。然而當(dāng)含量高到一定程度后，金屬顆粒容易聚集長大成為較大的顆粒，與VOCs的接觸面反倒下降，大部分被包在內(nèi)部，此時(shí)增加含量反而不利于催化劑活性的提高。

家用天燃?xì)?strong>催化燃燒熱水器

催化燃燒技術(shù)應(yīng)用于家用熱水器已基本研制成功。其催化劑是以Fe2O3、Co3O4、MnO2為活性組分，Al2O3為載體，催化劑被制成漿液，涂覆在適用于家用熱水器燃燒室大小的整體式堇青石蜂窩陶瓷上。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，在熱交換器沒有充分吸熱的情況下，其熱效率已達(dá)83.5%，超過了國家標(biāo)準(zhǔn)(η≥80%);另外，NOx的排放量的體積分?jǐn)?shù)僅為24×10- 6，低于國家標(biāo)準(zhǔn)(< 80× 10- 6),CO含量為0.02%，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(0.02%)。

催化燃燒，燃燒通常指可燃物質(zhì)（VOCs）和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)的產(chǎn)物為二氧化碳和水的一類反應(yīng)，還有一個(gè)名字叫完全氧化反應(yīng)、或深度氧化反應(yīng)。

催化燃燒和直接燃燒（如RTO），雖然發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是完全相同的，都生成二氧化碳和水（也可以稱為礦化產(chǎn)物）。但是前者在較低溫度下發(fā)生，通常300 oC左右；后者需要較高的溫度，通常在800 oC左右。因此，催化燃燒是無火焰的低溫反應(yīng)，直接燃燒是有火焰的高溫反應(yīng)，前者更為安全。