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催化燃烧废气设备工作原理以及原理

2022-02-28 19:20:03
催化燃烧废气设备工作原理以及原理

【一】、工业挥发性废气的销毁治理技术
挥发性废气的成分主要包括脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、醛、酮、酯、醚、酚、胺、腈、羧酸等,主要来源于石化、、印刷、涂装、喷漆、皮革加工、化纤生产、塑料加工等涉及使用大量溶剂的行业的生产过程排放。
废气成分复杂,易燃、易爆并带有毒性,不仅会污染大气环境,生成光化学烟雾,破坏臭氧层,还会通过呼吸和皮肤吸收进入人体,刺激人的呼吸系统,影响人的神经系统和造血系统,损害肝、脾等器官。
销毁技术是工业挥发性废气的常用治理技术,销毁技术主要有催化燃烧技术、高温焚烧技术、生物技术、光催化技术、低温等离子体技术等。
1、催化燃烧技术
催化燃烧设备技术是在较低温度下,在催化剂作用下使废气中可燃组份透彻,从而使气体净化处理的一种废气处理方法,该方法适用于处理可燃或高温下可的VOCs。催化燃烧技术优点是能耗低、性高、无二次污染、工艺操作简单、可用来恶臭、对可燃组份浓度和热值限制较小、大部分VOCs在200℃~400℃即可完成反应、辅助燃料消耗少且大量减少NOx产生、适用于气态和气溶胶态污染物治理;缺点是工艺条件要求严格、不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴,不允许有使催化剂中毒物质、处理前须对废气作前处理、不适于处理燃烧过程中产生大量硫物和氮物的VOCs废气。
2、高温焚烧技术
高温焚烧技术主要应用于处理组份较为复杂且浓度较高的VOCs气体。目前,已应用于实践的炉型主要有三种,一是直接焚烧炉,二是对流换热式焚烧炉,三是蓄热式焚烧炉。实际应用中,需参考待气体组份等诸多物理和化学性质来选用适宜炉型以及焚烧参数。高温焚烧技术主要应用于制漆工业废气处理以及工业废气处理等。
3、生物技术
生物技术是利用微生物、代谢、消化等过程,对物进行自然、降解,然后转化为水等,流程是含VOCs气体进入设备,优良行加湿处理,然后通入生物滤床,沿着滤床均匀地缓缓移动,通过平流、扩散和吸附等综合效应进入填料液膜中,进一步到生物膜中,与滤床上滤料表面生物菌种进行接触,在微生物作用下发生一系列生物化学反应,催化燃烧设备使得气体中VOCs被、降解。生物技术优点是成本低、设备统一、二次污染小、工艺过程简单等;缺点是效率低、周期较长、设备体积大、处理过程缓慢、对VOCs处理普适性差、难以应用于混合VOCs废气、只能降解某些特定物、一些生物菌种需要额外加入营养物质、生物菌种对降解温度及pH值等环境条件要求高。
【二】、蓄热式焚烧炉RTO原理
含VOCs废气进入装置入口,经过滤器过滤后进入换热器室进行热交换,再进入燃烧器室对废气进行预加热(燃烧用氧气为废气中所含有的空气,也可通过旁路风阀补充空气),待加热至350℃后由送风机将预热气体抽至催化剂室进行催化。由于部分废气中含有硫、硅、磷等元素,会使贵金属催化剂中毒,因此预加热后的废气在进入催化剂室前需进行预处理。当处理后的废气进入催化剂室并与催化剂接触时,催化剂将废气中的VOCs成CO2和H2O。蓄热式焚烧炉处理后的气体将被送入一次换热器,与从入口来的废气进行热交换,达到节约热源的目的。风机采用以实际报告为主型号,放置于设备本体下游部分,目的在于使上游路径形成负压,防止气体泄漏。
装置排气口预设取样孔,用于对处理后的废气进行成分检测。
2蓄热式焚烧炉RTO性预防
由于蓄热式焚烧炉RTO在燃烧室中采用明火对废气进行预热,因此需考虑废气的相关措施:(1)废气中VOCs含量需控制在LEL(爆炸下卜即的25%以下,以防止爆炸或火灾。(2)回火控制:为防止回火,在设计管道尺寸时应使废气的较低流速始终大于回火速度,或在前期管道主路设置减压阀,使进气压力始终高于下游气体压力。(3)其他措施:采用回火防止器、稀释空气等方法。(4)设置轻故障或重故障警报及联锁控制系统,当有回火情况发生时,蜂鸣器将发出警报指示。
3蓄热式焚烧炉RTO的优缺点
催化燃烧废气处理技术是20世纪40年代末出现的。从1949年美国研制出世界上一套蓄热式焚烧炉RTO到现在,该技术已广泛地应用于油漆、橡胶、塑料、树脂、皮革、食品和铸造等,也用于汽车尾气净化等方面。在1973年开始将催化燃烧法用于治理漆包线烘干炉排出的废气,随后又在绝缘材料、印刷工业等方面进行了研究,使催化燃烧法了广泛的应用。经过长时间来的发展与改良,蓄热式焚烧炉RTO具有其特有的优点:(1)可处理绝大多数VOCs废气;(2)可将化合物成的CO2气体与H2O;(3)达以上,无需作后续处理;(4)可在低温(200~400℃)下对VOCs进行,燃料消耗量低(节静;(5)催化剂使用寿命长,可根据入口气体的风量与VOCs含量推断催化剂的使用时间,且催化剂可进行利用;(6)设备内为负压结构风机设置在设备内部下游),可防止臭气渗漏;(7)具有高度性,能在低温下进行反应,无粉尘爆炸的危险;(8)处理效率在以上(透彻除臭)。
蓄热式焚烧炉RTO的缺点:(1)对于较大风量且低VOCs质量浓度废气而言,处理费用相对过高,可协同沸石滚轮浓缩设备进行废气浓缩后再作催化处理;(2)用于处理VOCs的用催化剂当遇见硫、磷、硅等物质时会发生催化剂中毒现象,因此需要设置预处理步骤。
4蓄热式焚烧炉RTO运行参数催化装置的大小由较大处理风量来决定,一般较大处理风量可达到30000m3/h(标准状态下,下同),根据处理废气中VOCs的质量浓度与成分对催化剂种类与用量进行选择。由于催化剂处理的较合适温度在350℃左右,因此需通过燃烧室对废气进行预加热。为防止温度过高或过低导致工况温度异常,可将热电偶信号输送至可编程逻辑控制器((PLC)控制盘面板以便于监测与读数,并设置温度警报以防高温下催化剂烧焦或低温下催化剂处理活性过低的现象发生。燃烧器用加热燃料通常采用液化自然生长气(GDIC3)或液化石油气(LPC3),如果部分厂区因消防原因无上述燃料供应,也可采用电加热的方式进行废气加热。根据燃料不同热值与所处理废气的风量大小、入口温度等参数进行热量衡算,确认燃气的用量。由于所处理的废气中含有VOCs成分,其本身在燃烧过程中也能提供的热量,经验上认为当VOCs质量浓度达到2000m留m3左右时所产生的热量可以满足燃气外加的热能需求。该部分热量考虑在热量衡算中,以免温度过高导致催化剂被烧毁的现象发生。综上所述,废气流量、燃气流量、入口出口温度及燃烧室温度均为需要监控的运行参数。
5催化剂选择与使用
蓄热式焚烧炉RTO采用的催化剂多为铂((Pty贵金属型材料,其较佳使用温度在350℃左右,形状大多为粉末状或蜂窝状。一般催化剂的使用期限在5年左右,这需要根据待处理 气体的浓度与成分而定。
可对达到使用年限的催化剂进行处理,后的催化剂可循环使用。此外,在选择催化剂前需要对处理废气的风量、组分与浓度进行相关确认。组分决定催化剂的种类,风量与浓度决定催化剂的用量。
6处理效率
催化燃烧处理装置的效率在较适合温度(350℃左右)下可达到以上,入口废气的浓度不同处理效率有所不同,浓度越高处理效率越高。影响处理效率的因素包括:(1)催化剂中毒(含有硫、磷、硅等的化合物;(2)温度过低,催化剂活性不足。
当处理废气中含有容易使催化剂中毒的物质时,可在催化剂室前设置前处理设备,即增加前处理催化剂。工程中常采用蜂窝状的陶瓷类前处理剂来去除硫等物质。同样,废气的组成不同,前处理剂的选择也不同。此外,当温度过低时,催化剂对废气中VACS的效率会大幅减弱,因此需要在装置中设置热电偶及传感器,使即时温度能及时在PLC盘柜屏中,并设置低温轻故障警报,当温度过低时自动点燃燃烧加热器进行升温。