催化燃烧炉内部主要由高效换热器、不锈钢炉膛、隔离式加热器以及装载有催化剂的催化燃烧室等组成,炉体外部包裹隔热棉保温,外部结构由Q235碳钢板制作。
**废气处理催化燃烧处理法工艺流程,在**废气处理工程中针对排放废气的不同情况,可以采用不同形式的催化燃烧工艺,但不论采用什么工艺方式,它的流程组成都具有共同的特点,如:
1.进入催化燃烧装置的气体首要经过预处理,除去粉尘、液滴及有害组分,避免催化床层的堵塞和催化剂的中毒。
2. 进行催化床层的气体温度必须要达到所用催化剂的起燃温度,催化反应才能进行。因此对于低 于起燃温度的进气,必须进行预热使其达到起燃温度。特别是开车时,对冷时气必须进行预热,因此催化燃烧法适于连续排气的净化,经开车时对进气预热后,即 可利用燃烧尾气的热量预热进口气体。若废气为间歇排放,每次开车均需对进口冷气癸进行预热,预热器的频繁启动,使能耗增加。气体的预热方式可以采用电 热线也可以采用烟道气加热,目前应用较多的为电加热。
3. 催化燃烧反应放出大量的反应热,因此燃烧尾气温度很高,对这部分热量必须回收。一般通过换热器将高温尾气与进口低温气体进行热量交换以减少预热能耗, 剩余热量可采用其他方式进行回收,在生产装置排出的**废气温度较高的场合,如漆包线、绝缘材料等烘干温度可达300度以上,可以不高置预热器和换热器。 但燃烧尾气的热量仍应回收。
**废气处理中催化燃烧工艺流程有分建式与组合式两种。
在分建式流程中,预热器、换热器、反应器均作为独立设备分别设立,其间用相应的管路连接,一般应用于处量较大的场合。
组合式流程将预热、换热及反应等部分组合安装在同一设备中,即所谓催化燃烧炉,流程紧凑、占地小,一般用于处量较小的场合。
4. 进行催化燃烧的设备为催化燃烧炉,主要应包括预热与燃烧部分。在预热部分,除设置加热装置外,还应保持一定长度的预热区,以使气体温度分布均匀并在使用燃料燃烧加热进口废气时,保证火焰不与催化剂接触。为防止热量损失,对预热段应予以良好保温。在催化反应部分,为方便催化剂的装卸,常设计成筐状或抽屉状的 组装件。
活性炭脱附原理
活性炭脱附是吸附的逆过程。是使已被吸附的组分达到饱和从吸附剂中析出,吸附剂得以再生的操作过程。即被吸附于界面的物质在一定条件下,逃逸界面重新进入体相的过程,也称解吸。
活性炭再生是吸附饱和的活性炭通过一定条件处理后再次活化。活性炭在环境保护,工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱和被换后,使用活性炭吸附是一个物理过程,因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附,并使其恢复原有之活性,以达到重复使用的目的,具有明显的经济效益。再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。活性炭再生是吸附饱和的活性炭通过一定条件处理后再次活化。
升温脱附:
物质的吸附量是随温度的升高而减小的,将吸附剂的温度升高,可以使已被吸附的组分脱附下来,这种方法也称为变温脱附,整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术,微波脱附技术已应用于
气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中,这种方法也是常用的脱附方法。
催化燃烧废气处理装置是新一代VOCs处理设备,是将吸附浓缩单元和热氧化单元**地结合起来的一种方法,主要针对大风量、低浓度的**废气,经吸附净化并脱附后转换成小风量、高浓度的**废气,对其进行热氧化处理,并将**物燃烧释放的热量利用。燃烧催化设备是根据吸附()和催化燃烧(节能)两个基本原理设计的,即吸附浓缩—催化燃烧法。该设备采用双气路连续工作,设两个或多个吸附床可交替使用。一个催化燃烧室,先将**废气用活性炭吸附,当快达到饱和时停止吸附操作,然后用热气流将**物从活性炭上脱附下来使活性炭再生;脱附下来的**物已被浓缩(浓度较原来提高几十倍)并送入催化燃烧室催化转化成CO2和H2O排出。
吸附脱附+催化燃烧废气处理设备是采用低温氧化技术,即在贵金属催化剂作用下,将**气体加热到分解温度使气体净化。在高浓度低风量废气环境下使用效果较好。
通过活性炭吸附,可将大风量低浓度的**废气浓缩为小风量高浓度的废气,再进入RCO装置处理,可以节约运行成本。
活性炭吸附催化燃烧去除效率,实际应用中,活性炭吸附与催化燃烧,两者除了可以单独使用外,也可以组合使用。组合使用主要利用两者之间具有互补性的特点:活性炭吸附适用于大风量、低浓度废气,催化燃烧适用于小风量、高浓度废气,且活性炭在高温下被吸附的**物能够脱附出来J。从另一个角度看,此组合工艺可视为活性炭的现场再生利用工艺,既减少了活性炭吸附饱和后的换处置成本,同时定期的浓缩脱附也避免了因活性炭吸附饱和未及时换造成的标排放风险。
催化燃烧是利用贵金属催化剂降低废气中**物的活化能,使**物在较低的温度(一般在250~300oC左右,不同成分的**物,其催化燃烧温度不一样)下发生无火焰燃烧。其原理是废气经过催化剂时,先被吸附至催化剂表面,然后在一定的温度下发生催化燃烧,达到净化的目的。目前**废气处理中常用的催化一般为蜂窝状钯金属催化剂和铂金属催化剂,催化燃烧方式有电加热和燃气加热,燃烧类型有直接催化燃烧(CO)和蓄热式催化燃烧(RCO)。催化燃烧一般适用于小风量、高浓度、高温的气态**物,且废气中不能含有硫、汞等可使催化剂中毒的物质。
活性炭吸附催化燃烧去除效率,活性炭的吸附能力主要是受其本身的比表面积、孔隙大小、分子间力、化学键合成等因素影响;而在实际应用中,对活性炭装置的设计,关键是活性炭的过滤面积、过滤风速、活性炭的层厚。
活性炭过滤风速在《吸附法工业**废气治理工程技术规范》(HJ2026—2013)中,可以查到固定床吸附,采用颗粒状吸附剂气体流速宜低于0.6m/s,采用纤维状吸附剂气体流速宜低于0.15m/s,采用蜂窝状吸附剂气体流速宜低于1.2m/s;过滤面积即可根据处理风量和过滤风速计算得出。
RCO催化燃烧设备使用范围:
处理技术特别适用余热回收率需求高,且无其它过程可利用作为热交换回收程序;适用于同一生产线上,因产品不同,废气成分经常发生变化或废气浓度波动较大的场合。应用行业包括石油、化工、橡胶、油漆、涂装、家俱、印制铁罐、印刷等行业中产生的中高浓度**废气的净化处理,可处理的**物质种类包括苯类、酮类、酯类、酚类、醛类、醇类、醚类和烃类等等。此外还适用于污水处理站的除臭。处理浓度在500-700/m3之间的**废气和臭气。 催化氧化是典型的气-固相催化反应,其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化氧化过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时催化剂可使**废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰氧化,并氧化分解为CO2和H20,同时放出大量热能,从而达到去除废气中的有害物的方法。其反应过程为:在将废气进行化氧化的过程中,废气经管道由风机送入热交换器,将废气加热到催化氧化所需要的起燃温度,再通过催化剂床层使之氧化,由于催化剂的存在,催化氧化的起燃温度约为250-300℃,低于直接氧化法的氧化温度650-800℃,因此低能耗远比直接氧化法为低。
催化氧化方法有很多种,包括光催化、催化臭氧化等形式,其中常见、VOC处理方法是催化燃烧法。
1.再生催化燃烧(RCO)
再生式催化燃烧装置主要用于高浓度**废气的处理。该方法适用于同一生产线的所有工序,以及因原料和生产能力不同,**废气组成、浓度或波动程度不同的场合。该方法的蓄热原理与RTO相似。其主要特点是催化剂在催化氧化过程中形成表面多孔结构,用于吸附反应物,使反应物在催化剂表面积累,使催化剂的效果化。催化剂降低活化能加速反应,使反应物分子在较低温度下无火焰燃烧,将**污染物分解为水和二氧化碳,并释放出大量热量。与RTO相比,该方法不仅实现了全自动运行,而且一次性投资相对较低。此外,由于催化剂的干预,反应可以在较低的温度下进行,降低了能源成本。缺点是所用设备占地面积大,运行时间长,催化剂*失效,增加了换催化剂的成本。
2)车轮浓缩+再生式催化燃烧
该方法是将低浓度大风量的工业废气中VOC进行浓缩,用燃烧法分解高浓度小风量的污染空气。流道分为吸附区、解吸区和冷却区。被污染的空气通过吸附区,被吸附剂吸附。作,携带VOC吸附剂进入提馏段,高温空气的作用下,吸附剂完成剥离,剥离了VOC的再生空气(过程的核心是可调风量的再生空气,当处理风量的再生空气体积1 / X,空气中VOC浓度的再生处理X的空气中VOC浓度);完成解吸过程的车轮进入冷却区,冷却后返回吸附区。此时,吸附、解吸和再生循环已经完成,污染空气的浓度也已经完成,可以进行进一步的处理。浓缩的高度采用RCO对小风量、小浓度的污染空气进行处理。
与热力燃烧法相比,其所需的燃料少,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,加速有毒有害气体氧化的方法,叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300——450℃的**气体通过催化层时,氧和**气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和**气体接触碰撞的机会,提高了活性,使**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**气体变成无毒无害气体。