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催化燃燒是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以,催化燃燒又稱為催化化學(xué)轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程,大多數(shù)碳?xì)浠衔镌?00~450℃的溫度時,通過催化劑就可以氧化完全。
催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成,如右圖所示。其凈化原理是:未凈化氣體在進(jìn)入燃燒室以前,先經(jīng)過熱交換器被預(yù)熱后送至燃燒室,在燃燒室內(nèi)達(dá)到所要求的反應(yīng)溫度,氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行,凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量,再由煙囪排入大氣?! ?/span>
催化燃燒裝置設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾方面問題:
1、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。催化燃燒裝置應(yīng)具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯耐火材料,或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)?! ?/span>
2、便于清洗和更換。催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計成裝卸方便的模屜結(jié)構(gòu),便于清洗和更換催化劑載體?! ?/span>
3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用作輔助燃料,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(yīng)引入空氣助燃?! ?/span>
4、較高的轉(zhuǎn)化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應(yīng),所以,無論反應(yīng)進(jìn)行到什么階段,都應(yīng)在盡可能高的溫度下進(jìn)行,以獲得較高的轉(zhuǎn)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(yīng),以及是否伴有副反應(yīng)等。因而實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)?shù)剡x擇。
催化燃燒是一種高效的廢氣處理方法,它的主要原理是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度(通常是200-400℃)下氧化分解的凈化方法。這種方法能耗少、操作簡單、安全、凈化效率高,非常適合化工、噴漆、絕緣材料、涂裝生產(chǎn)等行業(yè)的應(yīng)用。
催化燃燒的基本原理如下:催化燃燒借助催化劑,將有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度下,發(fā)生無焰燃燒,并氧化分解為二氧化碳和水,同時放出大量熱量。
有機(jī)廢氣溫度高且有機(jī)物含量較高,通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時使用,通過熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量,正常操作下就能夠維持熱平衡,不需要補(bǔ)充熱量.
當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低、采用催化燃燒需消耗大量的燃料時,可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上并進(jìn)行濃縮,然后通過熱空氣吹掃,使有機(jī)廢氣脫附成為高濃度有機(jī)廢氣(可濃縮10倍以上)后再進(jìn)行催化燃燒。不需要補(bǔ)充熱源就可以維持正常運(yùn)行。
目前我國各省采用的 VOCs 測試標(biāo)準(zhǔn)主要為天津,即 DB 12/524—2014《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》,測試方法采用 HJ 734—2014《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機(jī)物的測定 固相吸附 - 熱脫附 / 氣相色譜 - 質(zhì)譜法》;相比于先前通過非總烴(NMHC)來對廢氣處理質(zhì)量進(jìn)行評價,天津重點(diǎn)對、、與 VOCs(24 項)指標(biāo)進(jìn)行測試。VOCs 測試方法 HJ 734—2014 中主要揮發(fā)性有機(jī)物的測試內(nèi)容為:、、正己烷、乙酯、六二硅氧烷、3- 戊酮、、、環(huán)戊酮、乳酸乙酯、丁酯(醋酸丁酯)、丙二醇單酯 、、對 / 間、 2- 庚酮、、鄰、、、1- 癸烯、2- 壬酮、1- 十二烯等。
根據(jù)對出口廢氣成分與質(zhì)量濃度的檢測得知,廢氣中的、、及 VOCs24 項測試結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求(印刷行業(yè) 50 mg/m3 以下),催化燃燒裝置的 VOCs 處理效率高達(dá) 99.2%,滿足國家大氣污染治理相關(guān)文件中催化燃燒裝置處理效率大于95%的要求。
RCO簡介:催化氧化處理技術(shù)是把廢氣加熱到280℃進(jìn)行催化燃燒,使廢氣中的VOCs氧化分解成 CO?和 H?O,氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)陶瓷蓄熱體,使之升溫“蓄熱”,并用來預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣,從而節(jié)省廢氣升溫燃料消耗的廢氣處理技術(shù)。
1.采用新型陶瓷蓄熱系統(tǒng),熱利用效率高;
2.低溫催化,能耗小費(fèi)用低,運(yùn)行穩(wěn)定更安全;
3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積??;
4.停留時間長,燃燒充分;
5.自動化控制程度高、維修方便。
催化劑(Pt、Pd和Au),具有起燃溫度低(280℃起燃),處理效率高(>95%),具有較高催化活性,同時還耐高溫、、耐腐蝕。催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身又不參與反應(yīng),反應(yīng)前后基本沒有消耗,使用壽命長。
選用的催化劑是由負(fù)載在蜂窩陶瓷載體上的多孔金屬氧化物和活性金屬組成。