催化燃烧设备所利用的是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化。与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速不好的不好的气体氧化的方法,叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有大的比表面积和适当的孔径,当加热到300~450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提升了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时产生热量,从而使得有机气体变成没有伤害气体。
催化燃烧设备的主要功能优点如下:
一、在催化燃烧设备实际运行的时候,以非甲烷总烃为例,用色谱法检测,非甲烷总烃除掉率也许只有45%,但恶臭异味的除掉率不错。这是因为非甲烷总烃经过处理后,部分分子变成小分子,用色谱法检测时,依然表现为非甲烷总烃。恶臭异味的除掉率不错,表明实际已经分解了多数污染物质,因为分解后的物质也有部分有异味。
二、催化燃烧设备的主机为成套工业废气处理装置,前面配有用塔,能除掉废气中的粉尘和水分,操作简单。
三、目前来看,催化燃烧设备自动化程度高,设备启动、停止不慢,随用随开,对于部分化工生产的不连续性,可以在生产时开启,不生产的间隙停止运行,大量的节约能源。
四、催化燃烧设备运行成本较低,比常用的蓄热式燃烧炉RTO节约运行费用5-8倍,每立方米气量运行费用仅为0.3~0.9分钱。
五、应用范围广阔,基本不受气温和污染物成分的影响,对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用,恶臭异味的除掉率不错,处理后的气体臭气浓度达到行业标准。
RCO催化燃烧设备主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。催化燃烧设备所发生的气—固相催化反应的实质是活性氧参与的深层氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时催化剂表面具有吸附作用,使得反应物富集于表面。借助催化剂的作用使得废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量的热能,从而达到除掉废气中不好的物质的目的。
下面是催化燃烧设备设计时应考虑的问题:
一、不错的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较不错的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的不怕热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。
二、便于清洗和替换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和换催化剂载体。
三、辅助燃料和助燃。RCO催化燃烧装置一般采用气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。
四、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并确定火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室需要具有足够的长度和空间。催化燃烧设备应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬不怕火材料,或用双层夹墙结构。
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