催化燃燒法在VOCs治理應(yīng)用

催化燃燒法在VOCs治理中的重要地位

VOCs治理有較多措施， 其治理方法包括源頭減量、中間控制和末端處理等。目前，我國(guó)以末端治理為主。末端治理技術(shù)一般分為破壞性處理和回收性處理。破壞性處理主要包括催化燃燒法和焚燒處理法?；厥招蕴幚戆ㄎ辗?、冷凝法、吸附法和膜分離法等?；厥招蕴幚硪蚱浼夹g(shù)手段還不成熟，成本較高，目前沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用。焚燒法是直接將VOCs 通入焚燒爐中，在爐內(nèi)充分燃燒，產(chǎn)生二氧化碳和水。該方法成本較低，運(yùn)用范圍較廣，技術(shù)線路也比較成熟。催化燃燒法是在廢氣燃燒的時(shí)候加入某種催化劑，降低VOCs 的燃點(diǎn), 使VOCs能夠充分燃燒, 蕞終生成二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)直排。當(dāng)前常用催化劑種類(lèi)有Cu、Fe、Ti等非與Pd、Au、Pt等兩大類(lèi)。焚燒處理法和催化燃燒法在VOCs治理中占據(jù)核心地位，因其分解氧化徹底、治理效率髙而得到廣泛應(yīng)用，其中催化燃燒法因無(wú)明火、節(jié)能、氧化溫度低而得到廣泛應(yīng)用。

?催化燃燒應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？

催化燃燒應(yīng)用在汽車(chē)尾氣凈化領(lǐng)域

汽車(chē)尾氣催化凈化劑其應(yīng)用原理是在汽車(chē)排氣管尾部安裝催化轉(zhuǎn)化器，CO、HC和NOx借助燃燒催化劑的作用,發(fā)生氧化還原反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的CO2、H2O和N2。所用催化劑為通常所說(shuō)的三效催化劑,既有把NOx還原的功能,同時(shí)又有把CO和烴類(lèi)氧化的功能。在大量過(guò)剩氧氣的存在下，具備原位NOx還原能力催化劑的發(fā)展，是對(duì)于下一代燃油經(jīng)濟(jì)型發(fā)動(dòng)機(jī)的蕞大挑戰(zhàn)。

如果這一點(diǎn)能夠順利實(shí)現(xiàn),商業(yè)化的發(fā)動(dòng)機(jī)可以節(jié)約燃油25%以上。汽車(chē)制造商開(kāi)發(fā)的部分雜合貧燃發(fā)動(dòng)機(jī),是將在貧油狀態(tài)下產(chǎn)生的NOx儲(chǔ)存在內(nèi)置于TWC中的一種堿土金屬氧化物(如BaO)中,周期地快速?gòu)?qiáng)化空氣—燃油比，將儲(chǔ)存的NOx在TWC上還原。其基本要求為必須使用含硫量低的燃油,以防止SOX吸附于催化劑上而導(dǎo)致催化劑的活性中心。

隨著新材料的應(yīng)用,以及低硫含量(<50μg/g)的推廣生產(chǎn)，這種技術(shù)在21世紀(jì)具有強(qiáng)大的市場(chǎng)前景。  

催化燃燒過(guò)程當(dāng)氣流中的污染物可被氧化時(shí)，燃燒是一種徹底的污染控制方案

碳?xì)浠衔锞蛯儆谶@類(lèi)污染物。燃燒可以分為直接火焰燃燒和催化燃燒兩類(lèi)。燃燒即是在氧和熱的作用下將碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為水和二氧化碳。其反應(yīng)方程式如下：CnH2m （n m/2）O2=nCO2 H2O Heat在燃燒過(guò)程中，氣流量和有機(jī)物負(fù)荷是選擇燃燒技術(shù)的重要參數(shù)。一個(gè)衡量污染物負(fù)荷的參數(shù)是低極限（LEL）或低可燃極限（LFL）。氣流的低極限是氣體可自燃的有機(jī)物濃度（100%LEL）。由于100%LEL具有危險(xiǎn)，美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)定氣流的LEL不能超過(guò)50%,在LEL超過(guò)25%時(shí)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w監(jiān)控裝置。另一個(gè)要考慮的因素是氣流的能量密度，當(dāng)氣流的能量密度必須大于3.7MJ/m3時(shí)點(diǎn)火后氣體可自行維持燃燒，否則需要提供輔助燃料，另外要考慮燃燒后不產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品。能量值低于3.7MJ/m3的氣體，可利用催化劑來(lái)幫助氧化燃燒。

經(jīng)常使用的活性催化劑是鉑或鈀的化合物，使用陶瓷作載體。使用催化劑可降低燃燒溫度，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，但是主要缺點(diǎn)是微量的硫和鉛的化合物會(huì)使催化劑，而且特定的催化劑對(duì)每種有機(jī)污染物起到催化燃燒的作用是不同的，對(duì)有些有機(jī)污染物的去除可能無(wú)效。

在催化燃燒工藝中，為了節(jié)省能源，一般對(duì)燃燒使用或產(chǎn)生的熱量進(jìn)行利用

利用方式包括換熱和回?zé)醿煞N。換熱方式是利用換熱器在燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體和低溫氣體（進(jìn)氣或其他需要熱源的氣流）之間進(jìn)行換熱能量傳遞，回?zé)岱绞绞抢眯顭嵫b置直接和氣流進(jìn)行交替熱交換，因此熱量利用的效率更高。不同的燃燒工藝組合，形成4種基本的燃燒工藝方式：催化燃燒（換熱），直接燃燒（換熱），回?zé)岽呋紵≧CO），回?zé)崛紵≧TO）。在此基礎(chǔ)上還形成了轉(zhuǎn)輪富集燃燒，陶瓷過(guò)濾器等方式。