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，因為其凈化率高，燃燒溫度低（一般低于350℃），燃燒沒有明火，不會有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，同時氧化分解成CO2和H2O。

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(diǎn)：

1.在催化劑的特點(diǎn)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(jìn)入催化燃燒的廢氣都應(yīng)先經(jīng)過預(yù)處理、除去粉塵、液滴及有害組分。

2.進(jìn)入催化床層的氣體必須都要達(dá)到催化劑的起燃溫度，只有這樣，催化反應(yīng)才可以進(jìn)行。對于低于起燃溫度的廢氣需先進(jìn)行預(yù)熱使其達(dá)到起燃溫度。預(yù)熱一般可采用電加熱和煙道氣加熱，目前電加熱的應(yīng)用多一些。

催化燃燒法處理VOCs的過程中存在的活性炭吸附—脫附—催化燃燒法中活性碳起火的現(xiàn)象，VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物） 是指在常壓下沸點(diǎn)在50~260 ℃、常溫下飽和蒸汽壓大于 133.32 Pa 的有機(jī)化合物， 或者在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)液體和固體[1]。VOCs 類目復(fù)雜，主要包含烯烴、烷烴、醇類、芳香烴、芳烴類、醛類、鹵代烴等，主要產(chǎn)生于制藥、制鞋、石油煉化和噴漆等行業(yè)[2]。某些VOCs對臭氧層有破壞作用，如含氫氯氟烴 (HCFCls)和氯氟烴 (CFCs)；VOCs 也是形成霧霾的重要前物，是有毒有害氣體的重要來源，環(huán)保部已將其列為細(xì)顆粒物之外蕞大的空氣污染元兇[3]。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，VOCs 引起的健康與環(huán)境問題引來越來越多的關(guān)注，VOCs 的處理也已迫在眉睫。

?催化燃燒應(yīng)用在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電領(lǐng)域

催化燃燒應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電不僅能夠降低對環(huán)境的破壞，還大大提高了燃?xì)廨啓C(jī)的效率。美國在20世紀(jì)末蕞后10年里，天燃?xì)怆姀S以每年6000MW裝機(jī)容量的速率逐年遞增。隨著“西氣東輸”世紀(jì)工程的啟動，我國天燃?xì)獍l(fā)電領(lǐng)域也逐漸與世界接軌，因此對該領(lǐng)域中存在的應(yīng)用技術(shù)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?xì)獾臒嶂递^高，使得燃燒室溫度高達(dá)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(yīng)NOX生成反應(yīng)的發(fā)生。

工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ呋紵夹g(shù)的興趣還在于,催化劑能夠穩(wěn)定貧燃火焰,進(jìn)行高空燃比燃燒,增大了燃料的利用率;另外，催化劑促進(jìn)的無焰燃燒,產(chǎn)生的熱流溫度適中，無須冷卻空氣進(jìn)行稀釋,可直接驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī),從而提高熱效。