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催化燃燒裝置系統組成及控制

1、催化燃燒系統

主要由催化燃燒床（由電加熱室、催化室和熱交換器組成）、阻火器、溫度探測器和相應的電動閥門、保溫管道組成。主要功能是利用催化燃燒床中電加熱器來加熱生產線產生的廢氣，使其中的有機廢氣在催化劑的作用下于280-300℃左右轉化為CO2和H2O并釋放出大量熱量。熱量通過熱交換器對熱量再利用。

2、控制系統

主要由PLC電控柜、溫度顯示儀表、電動閥門執行器及面板模擬流程圖等組成，功能是：

控制工作過程中管道中有關閥門的開關。按工藝條件的要求，控制電加熱器啟動和停止，控制和指示催化床加熱溫度、反應溫度、氣流進口溫度和氣流出口溫度。設備運行過程中異常情況的報警和自動停機。與總控制系統互給信號,實現互動連接。

適用場合

本工藝和設備可廣泛用于石油、化工、橡膠、油漆、涂裝、家俱、家電、印刷等行業中產生的低濃度有機廢氣的凈化處理，可處理的有機物質種類包括苯類、酮類、酯類、醇類、醚類和烷烴類等。

催化劑的類型及性能要求，目前主要研究的催化劑基本上有兩大類:一類為貴金屬催化劑，這類催化劑的活性和穩定性好，技術較為成熟，但由于貴金屬價格高，資源短缺，所以，未能將其產業化;另一類為非金屬催化劑，主要集中在過渡金屬氧化物催化劑、復氧化物催化劑(鈣鈦型復氧化物和尖晶石型復氧化物)的研究方面。目前，尋找來源豐富、價格低廉、性能相當的非貴金屬催化劑，以替代傳統的貴金屬催化劑用于催化燃燒過程已成為了研究的一個重要方向。

催化燃燒是用催化劑使廢氣中質在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以，催化燃燒又稱為催化化學轉化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程，大多數碳氫化合物在300~450℃的溫度時，通過催化劑就可以氧化完全。與熱力燃燒法相比，催化燃燒所需的輔助燃料少，能量消耗低，設備設施的體積小。但是，由于使用的催化劑的中毒、催化床層的更換和清潔費用高等問題，影響了這種方法在工業生產過程中的推廣和應用。

催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應器、熱回收系統和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，如右圖所示。其凈化原理是：未凈化氣體在進入燃燒室以前，先經過熱交換器被預熱后送至燃燒室，在燃燒室內達到所要求的反應溫度，氧化反應在催化反應器中進行，凈化后煙氣經熱交換器釋放出部分熱量，再由煙囪排入大氣。

催化燃燒裝置設計時應考慮以下幾方面問題：

1、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并保證火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室必需具有足夠的長度和空間。催化燃燒裝置應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼內襯耐火材料，或用雙層夾墻結構。

2、便于清洗和更換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構，便于清洗和更換催化劑載體。

3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天然氣作輔助燃料，也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體，如果凈化后的氣體不能作為助燃，則應引入空氣助燃。催化劑是催化燃燒法的核心，一種好的催化劑必須具備催化活性高、熱穩定性好、強度高、壽命長等特性。

4、較高的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應，所以，無論反應進行到什么階段，都應在盡可能高的溫度下進行，以獲得較高的轉化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制，如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得，熱能的供應，以及是否伴有副反應等。因而實際生產中應根據實際情況恰當地選擇。