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            催化燃燒廢氣設備工作原理以及原理

            2022-02-28 19:20:03
            催化燃燒廢氣設備工作原理以及原理

            【一】、工業揮發性廢氣的銷毀治理技術
            揮發性廢氣的成分主要包括脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、醇、醛、酮、酯、醚、酚、胺、腈、羧酸等,主要來源于石化、、印刷、涂裝、噴漆、皮革加工、化纖生產、塑料加工等涉及使用大量溶劑的行業的生產過程排放。
            廢氣成分復雜,易燃、易爆并帶有毒性,不僅會污染大氣環境,生成光化學煙霧,破壞臭氧層,還會通過呼吸和皮膚吸收進入人體,刺激人的呼吸系統,影響人的神經系統和造血系統,損害肝、脾等器官。
            銷毀技術是工業揮發性廢氣的常用治理技術,銷毀技術主要有催化燃燒技術、高溫焚燒技術、生物技術、光催化技術、低溫等離子體技術等。
            1、催化燃燒技術
            催化燃燒設備技術是在較低溫度下,在催化劑作用下使廢氣中可燃組份透徹,從而使氣體凈化處理的一種廢氣處理方法,該方法適用于處理可燃或高溫下可的VOCs。催化燃燒技術優點是能耗低、性高、無二次污染、工藝操作簡單、可用來惡臭、對可燃組份濃度和熱值限制較小、大部分VOCs在200℃~400℃即可完成反應、輔助燃料消耗少且大量減少NOx產生、適用于氣態和氣溶膠態污染物治理;缺點是工藝條件要求嚴格、不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴,不允許有使催化劑中毒物質、處理前須對廢氣作前處理、不適于處理燃燒過程中產生大量硫物和氮物的VOCs廢氣。
            2、高溫焚燒技術
            高溫焚燒技術主要應用于處理組份較為復雜且濃度較高的VOCs氣體。目前,已應用于實踐的爐型主要有三種,一是直接焚燒爐,二是對流換熱式焚燒爐,三是蓄熱式焚燒爐。實際應用中,需參考待氣體組份等諸多物理和化學性質來選用適宜爐型以及焚燒參數。高溫焚燒技術主要應用于制漆工業廢氣處理以及工業廢氣處理等。
            3、生物技術
            生物技術是利用微生物、代謝、消化等過程,對物進行自然、降解,然后轉化為水等,流程是含VOCs氣體進入設備,優良行加濕處理,然后通入生物濾床,沿著濾床均勻地緩緩移動,通過平流、擴散和吸附等綜合效應進入填料液膜中,進一步到生物膜中,與濾床上濾料表面生物菌種進行接觸,在微生物作用下發生一系列生物化學反應,催化燃燒設備使得氣體中VOCs被、降解。生物技術優點是成本低、設備統一、二次污染小、工藝過程簡單等;缺點是效率低、周期較長、設備體積大、處理過程緩慢、對VOCs處理普適性差、難以應用于混合VOCs廢氣、只能降解某些特定物、一些生物菌種需要額外加入營養物質、生物菌種對降解溫度及pH值等環境條件要求高。
            【二】、蓄熱式焚燒爐RTO原理
            含VOCs廢氣進入裝置入口,經過濾器過濾后進入換熱器室進行熱交換,再進入燃燒器室對廢氣進行預加熱(燃燒用氧氣為廢氣中所含有的空氣,也可通過旁路風閥補充空氣),待加熱至350℃后由送風機將預熱氣體抽至催化劑室進行催化。由于部分廢氣中含有硫、硅、磷等元素,會使貴金屬催化劑中毒,因此預加熱后的廢氣在進入催化劑室前需進行預處理。當處理后的廢氣進入催化劑室并與催化劑接觸時,催化劑將廢氣中的VOCs成CO2和H2O。蓄熱式焚燒爐處理后的氣體將被送入一次換熱器,與從入口來的廢氣進行熱交換,達到節約熱源的目的。風機采用以實際報告為主型號,放置于設備本體下游部分,目的在于使上游路徑形成負壓,防止氣體泄漏。
            裝置排氣口預設取樣孔,用于對處理后的廢氣進行成分檢測。
            2蓄熱式焚燒爐RTO性預防
            由于蓄熱式焚燒爐RTO在燃燒室中采用明火對廢氣進行預熱,因此需考慮廢氣的相關措施:(1)廢氣中VOCs含量需控制在LEL(爆炸下卜即的25%以下,以防止爆炸或火災。(2)回火控制:為防止回火,在設計管道尺寸時應使廢氣的較低流速始終大于回火速度,或在前期管道主路設置減壓閥,使進氣壓力始終高于下游氣體壓力。(3)其他措施:采用回火防止器、稀釋空氣等方法。(4)設置輕故障或重故障警報及聯鎖控制系統,當有回火情況發生時,蜂鳴器將發出警報指示。
            3蓄熱式焚燒爐RTO的優缺點
            催化燃燒廢氣處理技術是20世紀40年代末出現的。從1949年美國研制出世界上一套蓄熱式焚燒爐RTO到現在,該技術已廣泛地應用于油漆、橡膠、塑料、樹脂、皮革、食品和鑄造等,也用于汽車尾氣凈化等方面。在1973年開始將催化燃燒法用于治理漆包線烘干爐排出的廢氣,隨后又在絕緣材料、印刷工業等方面進行了研究,使催化燃燒法了廣泛的應用。經過長時間來的發展與改良,蓄熱式焚燒爐RTO具有其特有的優點:(1)可處理絕大多數VOCs廢氣;(2)可將化合物成的CO2氣體與H2O;(3)達以上,無需作后續處理;(4)可在低溫(200~400℃)下對VOCs進行,燃料消耗量低(節靜;(5)催化劑使用壽命長,可根據入口氣體的風量與VOCs含量推斷催化劑的使用時間,且催化劑可進行利用;(6)設備內為負壓結構風機設置在設備內部下游),可防止臭氣滲漏;(7)具有高度性,能在低溫下進行反應,無粉塵爆炸的危險;(8)處理效率在以上(透徹除臭)。
            蓄熱式焚燒爐RTO的缺點:(1)對于較大風量且低VOCs質量濃度廢氣而言,處理費用相對過高,可協同沸石滾輪濃縮設備進行廢氣濃縮后再作催化處理;(2)用于處理VOCs的用催化劑當遇見硫、磷、硅等物質時會發生催化劑中毒現象,因此需要設置預處理步驟。
            4蓄熱式焚燒爐RTO運行參數催化裝置的大小由較大處理風量來決定,一般較大處理風量可達到30000m3/h(標準狀態下,下同),根據處理廢氣中VOCs的質量濃度與成分對催化劑種類與用量進行選擇。由于催化劑處理的較合適溫度在350℃左右,因此需通過燃燒室對廢氣進行預加熱。為防止溫度過高或過低導致工況溫度異常,可將熱電偶信號輸送至可編程邏輯控制器((PLC)控制盤面板以便于監測與讀數,并設置溫度警報以防高溫下催化劑燒焦或低溫下催化劑處理活性過低的現象發生。燃燒器用加熱燃料通常采用液化自然生長氣(GDIC3)或液化石油氣(LPC3),如果部分廠區因消防原因無上述燃料供應,也可采用電加熱的方式進行廢氣加熱。根據燃料不同熱值與所處理廢氣的風量大小、入口溫度等參數進行熱量衡算,確認燃氣的用量。由于所處理的廢氣中含有VOCs成分,其本身在燃燒過程中也能提供的熱量,經驗上認為當VOCs質量濃度達到2000m留m3左右時所產生的熱量可以滿足燃氣外加的熱能需求。該部分熱量考慮在熱量衡算中,以免溫度過高導致催化劑被燒毀的現象發生。綜上所述,廢氣流量、燃氣流量、入口出口溫度及燃燒室溫度均為需要監控的運行參數。
            5催化劑選擇與使用
            蓄熱式焚燒爐RTO采用的催化劑多為鉑((Pty貴金屬型材料,其較佳使用溫度在350℃左右,形狀大多為粉末狀或蜂窩狀。一般催化劑的使用期限在5年左右,這需要根據待處理 氣體的濃度與成分而定。
            可對達到使用年限的催化劑進行處理,后的催化劑可循環使用。此外,在選擇催化劑前需要對處理廢氣的風量、組分與濃度進行相關確認。組分決定催化劑的種類,風量與濃度決定催化劑的用量。
            6處理效率
            催化燃燒處理裝置的效率在較適合溫度(350℃左右)下可達到以上,入口廢氣的濃度不同處理效率有所不同,濃度越高處理效率越高。影響處理效率的因素包括:(1)催化劑中毒(含有硫、磷、硅等的化合物;(2)溫度過低,催化劑活性不足。
            當處理廢氣中含有容易使催化劑中毒的物質時,可在催化劑室前設置前處理設備,即增加前處理催化劑。工程中常采用蜂窩狀的陶瓷類前處理劑來去除硫等物質。同樣,廢氣的組成不同,前處理劑的選擇也不同。此外,當溫度過低時,催化劑對廢氣中VACS的效率會大幅減弱,因此需要在裝置中設置熱電偶及傳感器,使即時溫度能及時在PLC盤柜屏中,并設置低溫輕故障警報,當溫度過低時自動點燃燃燒加熱器進行升溫。

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