




催化燃烧技术作为VOCs处理主要工艺之一,由于其***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***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。

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***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,催化燃烧设备的品质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、***等化合物,对有机催化燃烧设备均有干扰,甚至***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彻底的净化除去。