催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器
天津蓄热式焚烧炉
催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面问题:
1、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室必需具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料,或用双层夹墙结构。
2、便于清洗和更换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和更换催化剂载体。
3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。
4、较高的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。
沸石分子筛转轮吸附浓缩
沸石是一种晶体结构的矿石,而我们用到的沸石分子筛就属于沸石的化合物。
沸石分子筛转轮分为三部分:吸附区、脱附区和冷却区,每个部分都是由耐热、耐溶剂的密封材料分隔开来。沸石转轮可以在各个功能区域内连续运转,同步进行吸附脱附冷却。
VOCs通过前端的过滤器进行初步过滤后,到沸石分子筛转轮的吸附区。在吸附区(吸附区面积为S1)有机废气中VOCs被沸石分子筛吸附除去,有机废气被净化后从沸石分子筛转轮直接排出,通过烟囱进入空气。
吸附在转轮上的VOCs,在脱附区经过约200℃小风量的热风处理而被脱附、浓缩,浓缩倍数一般为5~25倍。浓缩倍数n=吸附面积*吸附速度/脱附面积/脱附速度。
脱附后的沸石转轮在冷却区被冷却。经过冷却区的空气,经过加热后作为再生空气使用,达到节能的效果。以程反复循环,达到废气净化的目的。
催化燃烧
催化氧化燃烧利用转轮经过脱附区后,VOCs 进入脱附管路,经过脱附风机进入换热器换热,催化燃烧产生的部分热量经过换热被VOCs重新带入催化燃烧器内,加热升温进行催化剂催化处理,催化燃烧技术可以在较低温度(300℃~500℃)下实现对VOCs95%以上净化效率,完全反应后生成CO2和H2O,同时放出大量热,产生的热量一部分通过混合罐进入转轮脱附区对吸附在转轮上的VOCs进行脱附;一部分进入换热器换热,换热后的部分热量通过烟囱排出,另一部分被经过换热器的VOCs重新带入催化燃烧器。反复循环利用,可以的降低能量损耗,同时实现废气自我催化分解的效果。
目前国内外主要研究的催化剂基本上有两大类:一类为催化剂,这类催化剂的活性和稳定性好,技术较为成熟,但由于价格高,资源短缺,所以,未能将其产业化;另一类为非金属催化剂,主要集中在过渡金属氧化物催化剂、复氧化物催化剂(钙钛型复氧化物和尖晶石型复氧化物)的研究方面。目前,寻找来源丰富、价格低廉、性能相当的非催化剂,以替代传统的催化剂用于催化燃烧过程已成为了研究的一个重要方向。
催化燃烧对催化剂的基本要求是:既能抑制烧结、保持活性物质具有较大的比表面积及良好的热稳定性,又要具有一定的活性,可起到催化剂活性组分或助催化剂的作用