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            催化燃燒設備的原理工藝和處理注意事項

            2020-12-14 09:33:10
            動態詳情

            催化燃燒設備的使用越來越頻繁,這一點早已不是什么秘密。這是因為現今廢氣處理技術中,主要有燃燒、冷凝、吸附、膜處理技術等。除燃燒技術外,其它處理方法主要適合于物種較單一、廢氣工況較穩定的場合,而且可適用工況范圍均較小。但是大多數工業廢氣存在物種復雜、工況波動大,回收價值不高的問題,對于這一類尾氣較適合采用燃燒技術。另外,與普通的熱力焚燒處理技術相比,催化燃燒技術具有很多優點,據市場分析數據,催化燃燒技術在廢氣環保處理技術中已占50~60%之多,成為主流成熟的廢氣處理技術。

            催化燃燒過程的燃燒過程是在催化燃燒設備進行。廢氣通過熱交換器預熱至200~400℃,然后進入燃燒室。當它通過催化劑床時,混合氣體中的烴分子和氧分子分別吸附在催化劑表面上并活化。由于表面吸附降低了反應的活化能,碳氫化合物和氧分子在較低溫度下被氧化,產生二氧化碳和水。催化劑燃燒反應的關鍵是選擇合適的催化劑。催化劑的需求:高活動,尤其是低溫活性好,所以開始的時候溫度盡可能低。燃燒是一種放熱反應,釋放大量的熱量可使催化劑表面達到500~1000攝氏度,而且催化劑易熔化,活性降低,因此要求催化劑能夠承受高溫。

            用于催化燃燒的催化劑可分為1:1貴金屬:鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑具有較高的活性和氧化容易回收等等,雖然有稀缺資源,昂貴的和糟糕的抗毒性缺點,但仍然是世界上主要的催化劑。非貴金屬:過渡元素氧化物和稀土元素氧化物。單組分氧化物,如氧化銅(CuO)和氧化鎳(NIO)。單組分氧化物的耐熱性差,活性低,限制了其應用。后切換到兩個或兩個以上的金屬氧化物的混合物,如二氧化錳-氧化銅(3:2)化合物,三氧化二鐵-鉻酸復雜,銅氧化物、三氧化鉻復雜,尖晶石復雜鈷、錳、銅、錳、鎳、鋅鉻酸鹽等。雖然復合氧化物可以某些催化性能,但氧化活性仍低于貴金屬。此外,還存在釷、鎳、鉬、硫化鈷等金屬硫化物。一般只適用于這類催化劑催化燃燒的碳氫化合物,硫、使用溫度限制在300~400℃,高溫,容易分解。

            催化燃燒設備原理及工藝

            根據廢氣的預熱方式及富集方式,催化燃燒工藝流程可分為3種:

            1、預熱式。

            預熱式是催化燃燒的基本的流程形式,廢氣溫度在100℃以下、濃度也較低時,熱量不能自給,因此在進入反應器前需要在預熱室加熱升溫。通常采用煤氣或電加熱將廢氣升溫至催化反應所需的起燃溫度;燃燒凈化后的氣體在熱交換器內與未處理的廢氣進行熱交換,以回收部分熱量。

            2、自身熱平衡式。

            廢氣溫度高且物質含量較好,通常只需要在催化燃燒反應器中設置電加熱器供起燃時使用,通過熱交換器回收部分凈化氣體所產生的熱量,正常操作下就能夠維持熱平衡,不需要補充熱量。

            3、吸附-催化燃燒。

            當廢氣的流量大、濃度低、溫度低、采用催化燃燒需消耗大量的燃料時,可先采用吸附手段將廢氣吸附于吸附劑上并進行濃縮,然后通過熱空氣吹掃,使廢氣脫附成為廢氣(可濃縮10倍以上)后再進行催化燃燒。不需要補充熱源就可以維持正常運行。

            催化燃燒設備設計時應考慮以下幾方面問題

            1、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用氣作輔助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應引入空氣助燃。

            2、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室具有足夠的長度和空間。催化燃燒設備應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼內襯耐火材料,或用雙層夾墻結構。

            3、良好的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應,所以,無論反應進行到什么階段,都應在盡可能高的溫度下進行,以獲得較高的轉化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得,熱能的供應,以及是否伴有副反應等。因而實際生產中應根據實際情況恰當地選擇。

            4、便于清洗和換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構,便于清洗和換催化劑載體。

            催化燃燒處理注意事項

            1、廢氣成分中,不能含有下列物質;有高粘性的油脂類。如磷、鉍、砷、銻、汞、鉛、錫;的粉塵;

            2、設備選型時,注明廢氣的成分、濃度及出口溫度;

            3、設備安裝場所無腐蝕性氣體,并有良好的防雨措施;

            4、設備所需電源為:三相交流380V頻率50Hz。


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