
工作原理:
生產排出的有機廢氣經過蓄熱陶瓷的加熱后,溫度迅速提升,在爐膛內燃氣燃燒加熱作用下,溫度達到800℃,有機廢氣中的VOC 在此高溫下直接分解成二氧化碳和水蒸氣,形成無味的高溫煙氣,然后流經溫度低的蓄熱陶瓷,大量熱能即從煙氣中轉移至蓄熱體,用來加熱下一次循環的待分解有機廢氣,高溫煙氣的自身溫度大幅度下降,再經過熱回收系統和其他介質發生熱交換,煙氣溫度進一步降低,最后排至室外大氣。
催化燃燒反應的關鍵是選擇合適的催化劑。對催化劑的要求是:活性高,特別要低溫活性好,以便在盡可能低的溫度下開始反應。燃燒反應是放熱反應,釋放出大量的熱可使催化劑的表面達到 500~1000℃的高溫,而催化劑容易因熔融而降低活性,所以要求催化劑能耐高溫。作催化燃燒用的催化劑可分為:貴金屬類:鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑有很高的氧化活性和易回收等優點,雖然存在著資源、價格昂貴和耐中毒性差等缺點,但仍然是世界各國采用的主要催化劑。非貴金屬類:主要是過渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。單組分的氧化物,如氧化銅(CuO)和氧化鎳(NiO)等。單組分氧化物耐熱性差,活性低,致使應用受到限制。以后改用兩種以上的金屬氧化物的混合物,如二氧化錳-氧化銅 (3:2)的復合物,三氧化二鐵-三氧化二鉻復合物,氧化銅-三氧化二鉻復合物,鈷、錳的尖晶石型復合物,銅、錳、鎳、鋅的鉻酸鹽等。復合氧化物雖可改善某些催化性能,但氧化活性仍不及貴金屬。此外,還有金屬硫化物如釷、鎳、鉬、鈷的硫化物。這類催化劑一般只適用于含硫的碳氫化合物的催化燃燒,使用溫度限于300~400℃,高溫時易分解。
借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下,發生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H20,同時放出大量熱。 1)起燃溫度低,反應速率快,節省能源。催化燃燒過程中,催化劑起到降低VOCs分子與氧分子反應的活化能,改變反應途徑的作用。 2)處理效率高,二次污染物和溫室氣體排放量少。采用催化燃燒處理VOCs廢氣凈化率通常在95%以上,終產物主要為CO2和H20。由于催化燃燒溫度低,大量減少NOx的生成。輔助燃料消耗排放的CO2量在總CO2排放量中占很大比例,輔助能源消耗量減少,顯然減少了溫室氣體CO2排放量。 3)適用范圍廣,催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機廢氣及惡臭氣體,適合處理的VOCs濃度范圍廣。對于低濃度、大流量、多組分而無回收價值的VOCs廢氣,采用催化燃燒法處理是經濟合理的。
直接燃燒與催化燃燒的區別 直接燃燒(熱力燃燒)就是把氣體溫度提高到自身可燃燒的溫度,一般需要850℃,類似于垃圾焚燒。催化燃燒就是在催化劑的幫助下,使VOCs的燃燒溫度降低,反應可以在320℃左右發生,詳見下圖。從而降低了有機廢氣凈化裝置的投資和運行費用,以及減少燃燒過程中輔助燃料的消耗和氮氧化物的排放。主流催化燃燒工藝
蓄熱式催化焚燒裝置(RCO) RCO結合了RTO和CTO裝置的優點,RCO由蓄熱體和定制化的催化劑組成。運行過程中,有機廢氣進入系統,先通過蓄熱體預熱,廢氣溫度迅速上升,在反應室經催化劑作用,在250-350℃反應溫度下發生氧化反應,有機廢氣被氧化成CO2和H2O,并放出大量熱量,之后高溫清潔空氣再經過蓄熱體,進行熱量回收后,溫度迅速降低,最后,低溫潔凈的氣體經過煙囪排放。 BME蓄熱式催化焚燒裝置(RCO)由切換閥、帶蓄熱體的蓄熱室、帶載體的催化劑以及燃燒室所構成。通過下述動作對VOCs廢氣進行處理。周期,通過閥門進入事先蓄熱的室,蓄熱室將熱量傳遞給廢氣,廢氣達到反應溫度后,在催化劑層上發生氧化反應,反應后氣體通過第二室,蓄熱體蓄熱,氣體得到冷卻,蓄熱體溫度得到提高,經處理后的廢出。第二周期,通過閥門,廢氣進入第二室,未處理的低溫氣體進入已蓄熱的蓄熱體,然后發生催化反應,將熱量傳遞給室的蓄熱體,然后處理的廢出。
通過對閥門的控制,如此循環,實現廢氣的催化氧化反應和熱量的循環。