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催化燃烧设备 废气处理

2021-11-05 16:23:14

催化燃烧废气处理设备的工作原理主要包括三个部分:吸附气法、解析气法和催化燃烧法。

1、吸附气法利用活性炭的物理特性吸附VOC有机废气,蜂窝活性炭比表面积大,吸附能力强。有机废气被吸附到活性炭的微孔中,使气体得到净化,净化后的气体通过风机排出;

2、在解吸气体过程中,当活性炭的微孔吸附饱和后,就不能再被吸附。此时利用催化床产生的高温热风解吸活性炭,活性炭微孔中的有机物遇高温后自动与活性炭分离,使活性炭再生;

3、解吸后的有机物被浓缩(浓度比原来高几十倍),送入催化燃烧室进行催化燃烧。在250~300℃的催化剂上进行催化氧化,使其转化为无害的CO2和H2O并排放。当有机废气浓度达到2000ppm以上时,有机废气可在催化床内保持自燃,不需额外加热,燃烧后的尾气部分直接排入大气,大部分的热空气被回收到吸附床上进行活性炭的解析和再生。再生后的活性炭可用于下一次吸附。该设备可在两个气路下连续工作。当工作量较大时,设置两个吸附床交替使用。建立了催化燃烧室。首先,有机废气被其中一个活性炭吸附床吸附。当活性炭接近饱和时,吸附床两端关闭的阀门同时关闭,即停止吸附工作,另一吸附床自动开启,开始接管吸附工作。这样,两个吸附床的切换操作可以实现大工作量的连续工作。

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催化燃烧的工艺流程设计包括三个阶段,分别为预处理、吸附操作、脱附与催化燃烧。

对于有机废气,人们应首先开展水喷淋,去除废气内部的杂尘、可溶性有机物。喷淋后,气体内部具有大量水分和少量粉尘,为避免水分与粉尘影响活性炭吸附床的有效运行,人们需要在处理时利用高效率的过滤器进行过滤。

经过预处理的有机废气,在风机的作用下引入吸附床,将其均匀地分布在活性炭表面。依据分子间的范德华力,活性炭会将有机废气吸附在表面,这一过程耗时较少,但时间越长,吸附越彻底。二者之间不会发生较大的化学反应,而有机废气却达到较高的净化效果,经过净化后的洁净废气可以达到环保部门规定的污染物排放标准。此外在风机的作用下,可以达到离地15m高空排放的标准。每套废气净化处理系统含多个级别的吸附床,两套用来吸附,一套用来脱附,设备之间可以实现轮流操作。

在活性炭吸附到饱和程度后,切换到脱附床。脱附需要外加热量,加热装置安装在催化氧化床的内部,开启后同时预热催化剂。催化氧化床达到设定的温度后,将热空气引入脱附床内部,有机废气在加热的作用下从活性炭表面全部解析出来。

催化燃烧温度通常在200-300℃,借助催化剂降低了反应的活化能,进行无焰燃烧,因此燃烧完的尾气也是在200-300℃。

催化燃烧设备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,当催化燃烧设备装置温度加热到200摄氏度时,脱附风机打开,催化燃烧设备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,催化燃烧设备对活性炭进行脱附。

催化剂的活性组分有贵金属如铂、钯和(或)铑,度一般称为贵金属催化剂或三元催化剂;也有问的以非贵金属为活性组分如铁、钴、镍等元素的氧化物,一般称为非贵金属答催化剂或贱金属催化剂。当然,贵金属催化剂用途回更广,效果也更佳。这些催化剂的载体一般采用氧化铝、氧化硅或者两者组合物,目前大多设备采用氧化铝。

催化燃烧是典型的气-固相催化反应,其实质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,同时使反应物分子集富于催化剂表面,以提高反应速率。又称无焰燃烧,燃烧完全,温度要求不高,200-450度。 对进气有要求,不能含有硫,卤素,重金属等使催化剂中毒的元素;

催化剂的作用是降低反应的活化能,降低反应温度,提升反应速率;

催化剂寿命:低于8000小时的催化剂能保证90%的催化燃烧效率;

而普通式燃烧是扩散式燃烧,是燃气从喷嘴喷出后,边燃烧边与空气混合,有大量CO的产生,燃烧中没有足够的氧气,燃气大量被浪费了,热效率极低50%左右。

催化燃烧工艺不限使用行业,用的比较多的行业是喷漆行业、印刷行业、橡胶行业等,进入催化燃烧炉的有机气体必须不含粉尘,不含硫化物,不含氮氧化物,防止催化剂中毒。所以催化燃烧工艺的使用是有条件的,废气需要先进行预处理,去除粉尘、氮氧化物、硫化物后,方可进行催化氧化炉。还有一点需要注意的是,有机废气的浓度不能高于该废气爆炸浓度低值的25%,否则容易引发爆炸事故。

前面有讲过催化燃烧的反应原理,是在相对较低温度(320度)下,通过催化剂将有机物完全氧化成二氧化碳和水。所以,只要催化剂保持活性,有机废气就能完成燃烧。达到废气排放标准是完全没有问题的。

催化燃烧设备的投资成本比传统的等离子、活性炭、UV光氧等投资成本略高,但是运行成本很低。催化燃烧设备里的一耗材——催化剂,3-5年换一次。设备运行时需要的能量可由燃烧反应产生的热量补给,平时只需支付风机的电费。

现在市场上有很多假冒的催化燃烧装置,它们只能吸附不可燃的、不成功的催化作用,甚至是爆炸。这些产品非常类似催化燃烧,内部结构已大大减少。假冒产品直接导致催化剂温度下降。在催化剂的作用下,大多数的结果是买了一个大型活性炭吸附箱。真正的催化燃烧设备必须配备独立的换热器、保温层、气动阀、防爆阀、温度检测探头、氮气阻燃

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