催化燃烧催化燃烧装置工作过程主要分为三种状态:参数设定、燃烧运行和燃烧停止。
1.参数设定状态
此状态为燃烧工作之前做好数据的准备,可根据需要分别设定点火温度和变频器频率,控制风机风量。点火温度是保证点火过程的可靠性,起动频率是保证催化燃烧器在刚点燃时的有焰燃烧,这时的燃烧比不易太低,风量不宜过大。
2.燃烧运行状态
( 1) 燃烧起动过程:当控制系统在待命的状态下,接到输入的起动命令,将进入燃烧运行状态,首先是控制系统进行自检,之后进行吹扫,变频器输出信号控制风机的旋转,空气风量由低速渐变为高速再逐渐变为低速,新鲜空气吹过燃烧炉盘,以保证炉内没有残留燃气的存在,保证点火过程的安 全可靠。具体操作是变频器先起动,PLC模拟输出信号使变频器频率从起动设定频率开始上升,达到一定频率后保持一定时间后再下降,完成起动前的吹扫。之后,发出点火信号,高压点火器工作,同时打开点火管道的阀门,小火点燃。通过紫外线传感器的检测到期小火点燃后,打开主燃气阀门。这时催化燃烧炉盘进行有焰燃烧,直到检测温度信号达到设定的点火关闭温度,点火阀门关闭,完成点火过程,进入到催化燃烧调节阶段。
(2) 燃空比的调定有文献表明,催化燃烧时的“燃气/空气比值”范围一般在4%~11%之间;在一定的燃烧条件之下,燃/空比为6%时,天 然气就能实现较好的催化燃烧效果,燃烧系统就可以得到大的热效率,同时又能取得较好的排放效果。本系统的燃气-空气比的调节是通过零压阀实现的。当改变风机的空气风量时,燃/空比也能随之被改变,以达到催化燃烧器燃烧工作的要求。在起动时只要调节输出变频器的频率就能达到点火时要求的从有焰燃烧到催化燃烧的燃/空比的变化。
( 3) 燃烧温度调节燃烧器温度调节可以通过文本显示器的键盘输入,改变变频器的输出频率,调节适当的风量。当风量增大,燃烧温度超过设定值,则PLC控制变频器降低输出频率,减少出风量来稳定燃烧器 的温度。若变频器输出频率低于设定值(风机出风量频率设为5Hz),而出风量仍高于设定值时,PLC开始计时,若在一定时间内,降低到设定值,PLC放弃计时,继续变频调速运行;若在一定时间内温度仍高于设定,PLC将继续调节,直至达到设定值。由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出;如温度不够,则频率上升,延时保持一定时间。反之亦然。
催化燃烧管理和用途及废气处理方法
(一)、催化燃烧设备的净化方法
催化燃烧是一种净化方法,催化燃烧使用催化剂在较低的温度下氧化和分解废气中的可燃物质。因此,催化燃烧也称为催化化学转化。因为催化剂加速了氧化分解的过程,所以大多数碳氢化合物可以在300,450的温度下被催化剂完全氧化。
与热燃烧方法相比,催化燃烧需要较少的辅助燃料,较低的能耗和较小的设备设施,基于吸附(高效)和催化燃烧(节能)的两个基本原理,即吸附浓度-催化燃烧方法,设计净化装置。该设备使用双气路连续工作,并且该设备的两个吸附床可以交替使用。
包含有机物的废气通过风扇的作用,通过活性炭吸附层,有机物被捕集在活性炭内部,并排出清洁气体。一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附停止。集中于活性炭。催化净化装置配备有加热室,该加热室启动加热装置并进入内部循环。当热气源达到有机物的沸点时,有机物会耗尽活性炭并进入催化室,以催化分解为CO2和H2O,同时释放能量。
当释放的能量用于重新进入吸附床进行解吸时,加热装置此时完全停止工作,有机废气在催化燃烧室内保持自燃,废气得以再生,循环成为直到有机物与活性炭内部完全分离并分解成催化室。再生活性炭,并通过催化分解处理有机物。
催化燃烧设备是典型的气相固相催化反应,其实质是活性氧参与深度氧化。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是减少反应的活化能,同时富集催化剂表面上的反应物分子以提高反应速率。借助于催化剂,可以在低起燃温度下使有机废气无焰燃烧,并氧化分解成CO2和H2O,同时释放出大量的热量。
(二)、催化燃烧技术
催化燃烧技术指使用催化剂使VOCs在低温条件下燃烧,分解成CO2、H2O、热量的一种净化技术。其特点是耗能少、起燃温度低,而且对浓度较低的VOCs也能进行处理。与一般热力燃烧相比,无需较多辅助热量,是一种新型环保的VOCs处理技术。
催化燃烧技术中,催化剂性能越高,对VOCs的净化就越彻底,反之则净化不够完全。催化剂的种类主要有金属氧化催化剂、贵金属催化剂等,贵金属催化剂由于成本高、易中有害和资源匾乏等缺点,应用的较少。目前,主要以金属氧化物催化剂为主,其高温稳定、低温高活性和抗中有害能力强等特点,使得它被广泛的应用在工业生产当中。我国科学家通过多次试验得到NiO/γ-Al2O3、CdO/γ-Al2O3、CuO/γ-Al2O3等多种催化剂,同时也验证了其起燃温度低、催化活性高的特点。而后科学家们用不同的催化剂对氯苯进行燃烧试验,发现在同等负载时,载体的不同对催化剂活性的影响巨大。Liu等相关人员采用浸渍法制备MnOx/TiO2、MnOx/Al2O3以及MnOx/SiO2催化剂,并对氯苯进行催化燃烧试验中发现催化剂活性最高的是MnOx/TiO2,在经过TPR与XRD测试分析表明出现此类现象的原因在于活性组分MnOx在该催化剂上具有最高的分散度。Yang等对SBA-15与MCM-41分子筛分别作为CuO载体催化苯燃烧的性能实验中,发现在载体SBA-15上CuO的分散度大于载体MCM-41,因而在载体SBA-15催化苯燃烧的活性更高。
我国在VOCs的催化燃烧技术方面研究效果显著,但由于催化剂的制备、VOCs种类分析、工艺等多方位因素的影响,催化燃烧技术的过程都较为复杂,若将其应用在燃煤电厂中,种类繁多的VOCs和Cl、S、P、H2O等也都会降低催化剂活性。因此,要结合燃煤电厂的生产实际及工艺条件进行理论与实践的结合,有针对性的改善催化燃烧技术,保护生态环境。
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