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(shí),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(jì)注意點(diǎn)

    (1)能耗:催化燃燒需要在一定溫度條件下進(jìn)行,對(duì)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(shí),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(shí)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(jì)時(shí)設(shè)備預(yù)熱應(yīng)為動(dòng)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(jì)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(cè)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(jiǎn)易的列管直接熱交換回收熱;對(duì)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(shí)際應(yīng)用中,活性炭吸附與催化燃燒,兩者除了可以單獨(dú)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(diǎn):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(gè)角度看,此組合工藝可視為活性炭的現(xiàn)場(chǎng)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(shí)定期的濃縮脫附也避免了因活性炭吸附飽和未及時(shí)更換造成的超標(biāo)排放風(fēng)險(xiǎn).

    2,、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    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(jì)方面,主要是以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):一是加熱熱交換與尾氣熱回收熱交換的設(shè)計(jì),二是對(duì)催化劑填料層的設(shè)計(jì)和催化劑選型,三是對(duì)設(shè)備運(yùn)行控制和安全控制設(shè)計(jì).

    3、設(shè)計(jì)注意點(diǎn)

    目前氣體加熱,、熱交換,、催化劑填料層的設(shè)計(jì),都可以查閱相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,但將這些設(shè)備組合為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),因各設(shè)備廠商之間存在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和技術(shù)保密,關(guān)鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算還無法查閱.現(xiàn)就系統(tǒng)在實(shí)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(shí),應(yīng)將催化燃燒室溫度升至工作溫度后,然后再對(duì)活性炭進(jìn)行逐步升溫脫附;而有些廠家設(shè)計(jì)在催化燃燒室的溫度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)溫度時(shí),就開始對(duì)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(shí),未對(duì)流動(dòng)的氣流進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱,而是對(duì)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(jì)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(duì)尾氣進(jìn)行降溫處理,若不能將溫度降至設(shè)計(jì)范圍,就會(huì)存在活性炭著火的風(fēng)險(xiǎn);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(huì)存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn).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(huì)對(duì)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(diǎn)火也會(huì)發(fā)生爆炸,其風(fēng)險(xiǎn)相比電加熱更大.

    綜上所述,對(duì)活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)對(duì)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(duì)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(chǎng)具體情況來確定.若單獨(dú)使用催化燃燒工藝,其不需要脫附加熱,相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)也比組合工藝會(huì)降低很多,至于采用哪種方式加熱,也需要結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況來確定.單獨(dú)使用活性炭工藝,其運(yùn)行存在主要風(fēng)險(xiǎn)是活性炭的更換周期,目前還沒有簡(jiǎn)單有效的方法去確定,只能在設(shè)計(jì)時(shí)按照經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算參數(shù)給定一個(gè)建議值.

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