催化燃烧设备是助催化剂使有机废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧,使有机废气分解为无毒的二氧化碳和水蒸汽。催化燃烧装置主要由热交换器、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,如右图所示。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。
催化燃烧设备的工艺流程设计包括三个阶段,分别为预处理、吸附操作、脱附与催化燃烧。
1、预处理
对于有机废气,人们应首先开展水喷淋,去除废气内部的杂尘、可溶性有机物。喷淋后,气体内部具有大量水分和少量粉尘,为避免水分与粉尘影响活性炭吸附床的有效运行,人们需要在处理时利用高的效率的过滤器进行过滤。
2、吸附操作
经过预处理的有机废气,在风机的作用下引入吸附床,将其均匀地分布在活性炭表面。依据分子间的范德华力,活性炭会将有机废气吸附在表面。二者之间不会发生较大的化学反应,而有机废气却达到较高的净化效果。经过净化后的洁净废气可以达到环保的部门规定的污染物排放标准。此外在风机的作用下,可以达到离地15m高空排放的标准。每套废气净化处理系统含多个级别的吸附床,两套用来吸附,一套用来脱附,设备之间可以实现轮流操作。
3、脱附与催化燃烧
在活性炭吸附到饱和程度后,切换到脱附床。脱附需要外加热量,加热装置安装在催化氧化床的内部,开启后同时预热催化剂。催化氧化床达到设定的温度后,将热空气引入脱附床内部,有机废气在加热的作用下从活性炭表面全部解析出来。
催化燃烧工作原理
催化燃烧是典型的气-固相催化反应,其实质是活性氧参与的氧化作用。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,使反应物分子富集于表面提高了反应速率,加快了反应的进行。借助催化剂可使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,同时放出大量热能,从而达到去除废气中的物的方法。
在将废气进行催化燃烧的过程中,废气经管道由风机送入热交换器,将废气加热到催化燃烧所需要的起燃温度,再通过催化剂床层使之燃烧,由于催化剂的存在,催化燃烧的起燃温度约为250-300℃,低于直接燃烧法的燃烧温度650-800℃,因此能耗远比直接燃烧法为低。
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