催化燃烧技术原理
催化燃烧技术作为VOCs废气处理工艺之一,因为其净化率高,燃烧温度低(一般低于350℃),燃烧没有明火,不会有NOx等二次污染物的生成,安全节能环保等特点,在环保市场应用有了很好的发展前景。催化剂作为催化燃烧系统的关键技术环节,催化剂的合成技术及应用规则就显得尤为重要。
催化燃烧反应原理是有机废气在较低温度下在催化剂的作用下被完全氧化和分解,达到净化气体目的。催化燃烧是典型的气固相催化反应,其原理是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低反应的活化能,同时使反应物分子富集在催化剂表面上以提高反应速率。借助于催化剂,有机废气可以在较低的起燃温度下无焰燃烧并且在释放大量热量,同时氧化分解成CO2和H2O。
针对不同废气情况采用不同的形式的催化燃烧工艺,但不论哪种工艺都具备以下特点:
1.在催化剂的特点中有提到第四条,废气中不允许含有尘粒或者雾滴,会减少催化燃烧的使用寿命,所有进入催化燃烧的废气都应先经过预处理、除去粉尘、液滴及***组分。
2.进入催化床层的气体必须都要达到催化剂的起燃温度,只有这样,催化反应才可以进行。对于低于起燃温度的废气需***行预热使其达到起燃温度。预热一般可采用电加热和烟道气加热,目前电加热的应用多一些。
在认识催化时有提到催化燃烧的应用价值主要体现在能耗大小和热值的回收程度,催化燃烧反应会释放大量的反应热,因此燃烧尾气温度很高,所以对这部分的热能回收就非常有必要了。通用做法是借助换热器将燃烧尾气的热能与进口低温气体进行热能交换来达到减少预热的能耗。漆包线、绝缘材料烘干废气本身温度就在300度以上无需预热,此类行业废气温度较高,且浓度较高,对燃烧反应及热量回收具有良好的经济效益。
催化燃烧是一种涉及气—固两相的化学反应,其本质机理为在有活性氧参与的条件下发生的深度氧化反应[7]。在反应过程中,加入催化剂可以显著降低反应所需的活化能,VOCs 富集在催化剂表面,在较低燃烧温度下发生无焰燃烧,终分解为二氧化碳和水,同时释放出大量的热。其化学反应方程式如下:
CnHm (n m/4) O2→n CO2 m/2 H2O 能量在催化剂的作用下,VOCs 可以在较低温度下充分燃烧,生成二氧化碳和水,去除率高达90%。催化燃烧法具有能耗低、运行可靠稳定、无二次污染等突出优点,在欧美***已得到广泛推广应用。在我国,催化燃烧法也是处理VOCs的主要手段,其应用比例约为55%。目前,催化燃烧法已经成为处理VOCs的主流。