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VOCs催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中的作用與影響:
低溫催化劑性能指標:起燃溫度≤200℃,氧化轉(zhuǎn)化效率≥95%,孔密度200-400cpsi,抗壓強度≥8MPa。
通常VOCs的自燃燒溫度較高,通過催化劑的活化,可降低VOCs燃燒的活化能,從而降低起燃溫度,減少能耗,節(jié)約成本?! ×硗猓阂话悖o催化劑存在)的燃燒溫度都會在600℃以上,這樣的燃燒會產(chǎn)生氮氧化物,就是常說的NOx,這也是要嚴格控制的污染物。催化燃燒是沒有明火的燃燒,一般低于350℃,不會有NOx生成,因此更為安全和環(huán)保。
針對不同廢氣情況采用不同的形式的催化燃燒工藝,但不論哪種工藝都具備以下特點:
1.在催化劑的特點中有提到第四條,廢氣中不允許含有塵粒或者霧滴,會減少催化燃燒的使用壽命,所有進入催化燃燒的廢氣都應先經(jīng)過預處理、除去粉塵、液滴及有害組分。
2.進入催化床層的氣體必須都要達到催化劑的起燃溫度,只有這樣,催化反應才可以進行。對于低于起燃溫度的廢氣需先進行預熱使其達到起燃溫度。預熱一般可采用電加熱和煙道氣加熱,目前電加熱的應用多一些。
?催化燃燒應用在燃氣輪機發(fā)電領域
催化燃燒應用于燃氣輪機發(fā)電不僅能夠降低對環(huán)境的破壞,還大大提高了燃氣輪機的效率。美國在20世紀末蕞后10年里,天燃氣電廠以每年6000MW裝機容量的速率逐年遞增。隨著“西氣東輸”世紀工程的啟動,我國天燃氣發(fā)電領域也逐漸與世界接軌,因此對該領域中存在的應用技術問題的探索已是刻不容緩。
燃燒中的環(huán)境問題是由于天燃氣的熱值較高,使得燃燒室溫度高達1800℃ ,助燃空氣中的N2發(fā)生高溫氧化,造成NOX污染。它以催化燃燒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的火焰燃燒方式,燃燒室溫度被降至1500℃以下,能夠有效地抑制熱效應NOX生成反應的發(fā)生。
工業(yè)領域?qū)Υ呋紵夹g的興趣還在于,催化劑能夠穩(wěn)定貧燃火焰,進行高空燃比燃燒,增大了燃料的利用率;另外,催化劑促進的無焰燃燒,產(chǎn)生的熱流溫度適中,無須冷卻空氣進行稀釋,可直接驅(qū)動燃氣輪機,從而提高熱效。
催化燃燒裝置一般采用固定床催化反應器。反應器的設計按規(guī)范進行,應便于操作,維修方便,便于裝卸催化劑。
在進行催化燃燒的工藝設計時,應根據(jù)具體情況,對于處理氣量較大的場合,設計成分建式流程,即預熱器、反應器獨立裝設,其間用管道連接。對于處理氣量小的場合,可采用催化焚燒爐,把預熱與反應組合在一起,但要注意預熱段與反應段間的距離。
催化燃燒過程的熱平衡:催化燃燒是放熱反應,放熱量的大小取決于有機物的種類及其含量。依靠廢氣燃燒的反應熱,維持催化燃燒過程持續(xù)進行是蕞經(jīng)濟的操作方法,而能否以自熱維持體系的正常反應,則取決于燃燒過程的放熱量、催化劑的起燃溫度、熱量回收率、廢氣的初始溫度。