催化燃燒工藝

    1,、工藝原理及適用范圍

    催化燃燒是利用貴金屬催化劑降低廢氣中有機(jī)物的活化能,使有機(jī)物在較低的溫度(一般在250~300℃左右,不同成分的有機(jī)物,其催化燃燒溫度不一樣)下發(fā)生無火焰燃燒.其原理是廢氣經(jīng)過催化劑時,先被吸附至催化劑表面,然后在一定的溫度下發(fā)生催化燃燒,達(dá)到凈化的目的.目前有機(jī)廢氣處理中常用的催化一般為蜂窩狀把金屬催化劑和鉑金屬催化劑,催化燃燒方式有電加熱和燃?xì)饧訜?燃燒類型有直接催化燃燒(CO)和蓄熱式催化燃燒(RCO).催化燃燒一般適用于小風(fēng)量,、高濃度、高溫的氣態(tài)有機(jī)物,且廢氣中不能含有硫,、鉛,、汞、砷及鹵素等可使催化劑中毒的因子.

    2,、設(shè)計注意點

    (1)能耗:催化燃燒需要在一定溫度條件下進(jìn)行,對于低溫氣體就必須進(jìn)行加熱,風(fēng)量越大其耗能越大,運(yùn)行成本也就提高;因此選擇此工藝時,在確保收集效率的前提下,盡可能降低排風(fēng)量,這樣既可提升排氣濃度提升廢氣單位熱值,又可降低風(fēng)量降低能耗;同時也要考慮熱將尾氣中熱量進(jìn)行回收.

    (2)設(shè)備開機(jī)預(yù)熱:設(shè)計時設(shè)備預(yù)熱應(yīng)為動態(tài),而非靜態(tài)預(yù)熱;初始預(yù)熱階段利用的氣體一般為空氣,而非廢氣,待系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計溫度后方可切換為廢氣.

    (3)安全:有機(jī)廢氣一般屬于易燃易爆性氣體,雖然濃度高可以回收利用有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的部分熱量,降低能耗,但在處理中必須將其濃度控制在爆炸限范圍內(nèi).一般需要設(shè)置泄爆片,、可燃?xì)怏w探測儀、應(yīng)急排空閥、稀釋閥,、防火閥等.

    (4)熱回收方式:在能耗可接受范圍的情況下,小風(fēng)量一般采用簡易的列管直接熱交換回收熱;對于能耗超出接受范圍的,大風(fēng)量一般需要采用蓄熱式催化燃燒,可提高熱回收效率.

    活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝

    1,、工藝原理

    實際應(yīng)用中,活性炭吸附與催化燃燒,兩者除了可以單獨使用外,也可以組合使用.組合使用主要利用兩者之間具有互補(bǔ)性的特點:活性炭吸附適用于大風(fēng)量、低濃度廢氣,催化燃燒適用于小風(fēng)量,、高濃度廢氣,且活性炭在高溫下被吸附的有機(jī)物能夠脫附出來.從另一個角度看,此組合工藝可視為活性炭的現(xiàn)場再生利用工藝,既減少了活性炭吸附飽和后的更換處置成本,同時定期的濃縮脫附也避免了因活性炭吸附飽和未及時更換造成的超標(biāo)排放風(fēng)險.

    2,、設(shè)計要點

    隨著催化燃燒廢氣處理中應(yīng)用逐漸增多,相關(guān)技術(shù)也已趨于成熟.在設(shè)計方面,主要是以下幾個關(guān)鍵點:一是加熱熱交換與尾氣熱回收熱交換的設(shè)計,二是對催化劑填料層的設(shè)計和催化劑選型,三是對設(shè)備運(yùn)行控制和安全控制設(shè)計.

    3、設(shè)計注意點

    目前氣體加熱,、熱交換,、催化劑填料層的設(shè)計,都可以查閱相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計計算,但將這些設(shè)備組合為一個系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,因各設(shè)備廠商之間存在市場競爭關(guān)系和技術(shù)保密,關(guān)鍵的設(shè)計計算還無法查閱.現(xiàn)就系統(tǒng)在實際工程使用中,發(fā)現(xiàn)的一些問題歸納如下.

    (1)活性炭升溫和催化燃燒室升溫控制.在使用脫附+催化燃燒時,應(yīng)將催化燃燒室溫度升至工作溫度后,然后再對活性炭進(jìn)行逐步升溫脫附;而有些廠家設(shè)計在催化燃燒室的溫度沒有達(dá)到設(shè)計溫度時,就開始對活性炭進(jìn)行升溫脫附,此種情況造成脫附出的廢氣無法有效的經(jīng)過催化燃燒室燃燒.

    (2)催化燃燒室預(yù)熱.催化室預(yù)熱時,未對流動的氣流進(jìn)行動態(tài)加熱,而是對催化室內(nèi)的空氣進(jìn)行靜態(tài)加熱,導(dǎo)致一旦廢氣進(jìn)入催化燃燒室,其催化室溫度急速下降,造成達(dá)不到催化燃燒的溫度.

    (3)利用催化燃燒的熱部分尾氣作為活性炭脫附氣體.催化燃燒的尾氣溫度較高,一般300℃左右,為降低能耗,部分廠家設(shè)計是利用處理后的尾氣作為脫附熱氣.活性炭碳的脫附溫度只需要80一90℃,利用尾氣前必須先對尾氣進(jìn)行降溫處理,若不能將溫度降至設(shè)計范圍,就會存在活性炭著火的風(fēng)險;而且脫附產(chǎn)生的有機(jī)廢氣是濃縮廢氣,其濃度較高,與高溫氣體接觸也會存在爆炸的風(fēng)險.如果采用燃?xì)饧訜?燃?xì)馊紵a(chǎn)生的廢氣和燃?xì)獗旧硭糠忠蜃?也會對活性炭、催化劑造成不利影響;再有燃?xì)馐褂萌艨刂撇缓?天然氣未燃燒直接進(jìn)入催化裝置,一旦點火也會發(fā)生爆炸,其風(fēng)險相比電加熱更大.

    綜上所述,對活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝,設(shè)計時應(yīng)采取相應(yīng)對策避免上述問題的發(fā)生,從安全角度考慮,加熱系統(tǒng)采用電加熱,對脫附氣體采用新風(fēng),其安全系數(shù)更高;從經(jīng)濟(jì)角度考慮,一般采用燃?xì)饧訜?脫附氣體采用尾氣;但然后采用何種方式還需現(xiàn)場具體情況來確定.若單獨使用催化燃燒工藝,其不需要脫附加熱,相應(yīng)風(fēng)險也比組合工藝會降低很多,至于采用哪種方式加熱,也需要結(jié)合企業(yè)實際情況來確定.單獨使用活性炭工藝,其運(yùn)行存在主要風(fēng)險是活性炭的更換周期,目前還沒有簡單有效的方法去確定,只能在設(shè)計時按照經(jīng)驗和計算參數(shù)給定一個建議值.

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