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催化燃烧设备工作原理以及技术突破

2020-10-14 15:30:19

文章摘要:

[一]、典型流程应用 目前使用较为广泛的净化工艺是单独的生物处理技术,主要适用于低浓度气体净化,投资和运行费用以及维护难度较小,是目前使用较多的技术。燃烧技术氧化产物...

[一]、典型流程应用

目前使用较为广泛的净化工艺是单独的生物处理技术,主要适用于低浓度气体净化,投资和运行费用以及维护难度较小,是目前使用较多的技术。燃烧技术氧化产物较为彻底,处理标准较高,但是能耗较高,使用受限。催化燃烧法近些年在国内被逐渐认识采纳,但是催化剂成本较高,国产催化剂性能有待进一步提高,其使用受到一定限制。

在多元技术联合使用上,典型的工艺流程为,冷凝+吸附法、生物技术+吸附法。其流程设置是根据原料气的组分、浓度以及各种净化工艺特性和操作运行成本等因素综合决定的。

近几年有较多膜分离新技术使用,其典型流程为:膜分离+吸附法、冷凝+膜分离+吸附法、膜分离+冷凝+吸附法。膜分离技术作为新兴技术日益被人们关注。

[二]、工业挥发性有机废气的销毁治理技术

挥发性有机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有机溶剂的行业的生产过程排放。

有机废气成分复杂,易燃、易爆并带有一定毒性,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有机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、生物氧化技术、光催化氧化技术、低温等离子体技术等。

1、催化燃烧技术

催化燃烧技术是在较低温度下,在催化剂作用下使废气中可燃组份彻底氧化生,从而使气体得到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生的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氧化物和氮氧化物的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,需参考待处理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、生物氧化技术

生物氧化技术是利用微生物氧化、代谢、消化等过程,对有机物进行自然生、降解,较终转化为和水等,流程是含VOCs气体进入设备,先进行加湿处理,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被生、降解。生物氧化技术优点是成本低、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、只能降解某些特定有机物、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。

[三]、催化燃烧设备的净化方法

催化燃烧是一种净化方法,它使用催化剂在较低的温度下氧化和生废气中的可燃物质。因此,催化燃烧也称为催化化学转化。因为催化剂加速了氧化生的过程,所以大多数碳氢化合物可以在300,450的温度下被催化剂完全氧化。

与热燃烧方法相比,催化燃烧需要较少的辅助燃料,较低的能耗和较小的设备设施,基于吸附()和催化燃烧(节能)的两个基本原理,即吸附浓度-催化燃烧方法,设计净化装置。该设备使用双气路连续工作,并且该设备的两个吸附床可以交替使用。

包含有机物的废气通过风扇的作用,通过活性炭吸附层,有机物被捕集在活性炭内部,并排出清洁气体。一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附停止。集中于活性炭。催化净化装置配备有加热室,该加热室启动加热装置并进入内部循环。当热气源达到有机物的沸点时,有机物会耗尽活性炭并进入催化室,以催化生为CO2和H2O,同时释放能量。

当释放的能量用于重新进入吸附床进行解吸时,加热装置此时完全停止工作,有机废气在催化燃烧室内保持自燃,废气得以再生,循环成为直到有机物与活性炭内部完全分离并生成催化室。再生活性炭,并通过催化生处理有机物。

催化燃烧是典型的气相固相催化反应,其实质是活性氧参与氧化。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是减少反应的活化能,同时富集催化剂表面上的反应物分子以提高反应速率。借助于催化剂,可以在低起燃温度下使有机废气无焰燃烧,并氧化生成CO2和H2O,同时释放出大量的热量。


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