催化燃烧技术作为VOCs处理主要工艺之一,由于其投资成本相对较低
不生成NOx二次污染、无火焰燃烧,安全性好、反应温度低,辅组能耗少等优点,近年来得到广泛的应用,尤其是在喷涂,包装印刷、绝缘材料等行业。下面就催化剂燃烧技术的原理、催化剂、工艺流程及主要优缺点做简单介绍:
催化燃烧原理
催化燃烧,又叫催化氧化(Catalytic Oxidizer),通过使用催化
RTO催化燃烧设备
催化燃烧技术作为VOCs处理主要工艺之一,由于其投资成本相对较低
不生成NOx二次污染、无火焰燃烧,安全性好、反应温度低,辅组能耗少等优点,近年来得到广泛的应用,尤其是在喷涂,包装印刷、绝缘材料等行业。下面就催化剂燃烧技术的原理、催化剂、工艺流程及主要优缺点做简单介绍:
催化燃烧原理
催化燃烧,又叫催化氧化(Catalytic Oxidizer),通过使用催化剂降低反应活化能,使VOCs在较低的温度下(250~400℃)在催化剂表面进行无焰燃烧,废气中的VOCs氧化分解为O2和H2O,并放出大量的热量。由于氧化反应温度低,所以极大地抑制了空气中的N2氧化生成NOx。
不同种类的VOCs的转化率取决于催化剂的种类,空速(停留时间)以及催化燃烧的温度。因此应用时候需要根据实际的VOCs种类和浓度进行详细设计,一般情况下催化剂温度都要略高于实验温度,以确保VOCs去除率。
催化燃烧工艺流程
根据废气燃烧的热量平衡,催化燃烧工艺流程可分为3种。(1)预热式。有机废气温度和浓度都较低,热量不能自给,因此在进入反应器前需要在预热室加热升温。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以回收部分热量。该工艺通常采用或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。(2)自身热平衡式。当有机废气排出时温度高于起燃温度(350℃左右)且有机物含量较高时,热交换器回收部分净化气体所产生的热量,在正常操作下能够维持热平衡,无需补充热量,通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。(3)吸附浓缩+催化燃烧。当有机废气的流量大、浓度低、温度低,采用催化燃烧需耗大量燃料时,可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩,然后通过热空气吹扫,使有机废气脱附浓缩成为高浓度有机废气(可浓缩10倍以上),再进行催化燃烧。此时,不需要补充热源,就可维持正常运行。
催化燃烧设备的净化原理:催化燃烧设备主要由热交换器、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,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到燃烧室,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。
催化燃烧设备的催化炉是催化燃烧再生装置活性炭进行脱附时,首先打开防爆阀同时启动脱附风机对催化剂进行15分钟的吹扫,然后防爆阀和脱附风机关闭,3组加热管开始分阶段加热,间隔2分钟开启一组,当催化燃烧装置温度加热到200摄氏度时,脱附风机打开,将热空气向吸附箱吹送,热空气首先输送到混流箱,进行空气中和,但热空气在混流箱内温度达到特定温度时,空气通过下端的输送管输送到活性炭的吸附室内,对活性炭进行脱附,活性炭室内温度慢慢升高,活性炭内有机废气分解出来,通过上面的管道回到催化装置内。与催化剂反应生成CO2和H2O,同时产生大量的热量。这时候加热管会根据室内温度自动调节关闭一组或几组加热管,节约能源,催化剂表面都有陶瓷蓄热体,能有效的锁住热量,降低能耗。
工业废气催化燃烧装置与吸附在废气表面的水(H2O)和氧(O2)反应生成活性羟基自由基和超氧阴离子自由基,可转化各种有机废气,如烃类、醛类、酚类、醇类、巯基、、氨等。通过光催化氧化,将氮氧化物、硫化物等有机化合物和无机物VOC还原成二氧化碳(CO2)、水(H2O)等无毒无害物质。同时臭气也消失了,对废气的净化起到了一定的作用,并能有效地去除管道中的细菌和病毒,因为光催化氧化过程中不含添加剂,因此不会产生二次污染。
催化燃烧设备选型必需优化和可靠,这为达标排放奠定了基础。因为有机废气的成份繁多,催化燃烧设备的直接影响安全运行和净化效果。所以,环保达标排放是另一基本原则。当然,所有催化燃烧设备功能不是全能的,净化对象的针对性极强。因此,有机废气中含有颗粒物、卤素废气、重金属等化合物,对有机催化燃烧设备均有干扰,甚至破坏净化效果。所以,在进入有机催化燃烧设备前,必需把此类化合物进行的净化除去。
目前我国各省采用的 VOCs 测试标准主要为天津,即 DB 12/524—2014《工业企业挥发性有机物排放控制标准》,测试方法采用 HJ 734—2014《固定污染源废气挥发性有机物的测定