烃类废气的净化-催化燃烧的特点、催化剂及工艺流程简述

一、认识催化燃烧

催化燃烧法，想必大家都早已耳熟能详了，是含烃类化合物废气的有效手段之一，他实际上为完全的催化氧化，即在催化剂的作用下，将VOCS废气的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O。同其他燃烧方法相同，催化燃烧的产物是CO2和H2O，无法回收废气中的原有的有机成分，因为催化燃烧的应用价值主要体现在能耗大小和热值的回收程度。



二、催化燃烧的特点

与其他燃烧法相比，催化燃烧具有以下几个特点

1.催化燃烧无火焰燃烧，因此更具安全性

2.燃烧温度要求低，大部分烃类和co一般在300-450°之间即可满足反应要求，所以辅助燃料消耗较少

3.对燃烧组分的热值和浓度限值较小

4.废气中不允许含有尘粒或者雾滴，会减少催化燃烧的使用寿命



三、催化燃烧的催化剂

催化燃烧装置采用的氧化催化剂多为铂（Pt）贵金属型材料，其最佳使用温度在 350 ℃左右，形状大多为粉末状或蜂窝状。一般催化剂的使用期限在5年左右，这需要根据待处理气体的浓度与成分而定。可对达到使用年限的催化剂进行再生处理，再生后的催化剂可循环使用。此外，在选择氧化催化剂前需要对处理废气的风量、组分与浓度进行相关确认。组分决定氧化催化剂的种类，风量与浓度决定催化剂的用量。通常每种催化剂均有相应的空速比（SV），可根据相关数据推算出触媒的大致用量，计算公式见式（1）。





其中：v 为催化剂空速，h-1；Q 为处理废气量，m3/h；Vc为催化剂用量，m3。



例如：某蜂窝状催化剂的 SV 值为 35 000 h-1（查表），风量为 4 200 m3/h，则可算出催化剂用量约为 0.12 m3。



附催化剂品种与性能图标





四、催化剂工艺流程



针对不同废气情况采用不同的形式的催化燃烧工艺，但不论哪种工艺都具备以下特点：

1.在催化剂的特点中有提到第四条，废气中不允许含有尘粒或者雾滴，会减少催化燃烧的使用寿命，所有进入催化燃烧的废气都应先经过预处理、除去粉尘、液滴及有害组分







2.进入催化床层的气体必须都要达到催化剂的起燃温度，只有这样，催化反应才可以进行。对于低于起燃温度的废气需先进行预热使其达到起燃温度。预热一般可采用电加热和烟道气加热，目前电加热的应用多一些。



3.在认识催化时有提到催化燃烧的应用价值主要体现在能耗大小和热值的回收程度，催化燃烧反应会释放大量的反应热，因此燃烧尾气温度很高，所以对这部分的热能回收就非常有必要了。通用做法是借助换热器将燃烧尾气的热能与进口低温气体进行热能交换来达到减少预热的能耗。漆包线、绝缘材料烘干废气本身温度就在300度以上无需预热，此类行业废气温度较高，且浓度较高，对燃烧反应及热量回收具有良好的经济效益



找了一组某绕组线行业生产线所排放的废气未经处理时（装置入口处）及经过催化燃烧装置处理后出口气体各成分质量浓度的对比数据，装置处理风量为15000 m3/h，入口废气温度为常温状态，检测方法采用 HJ 734—2014。






4.进行催化燃烧的设备为催化炉，催化炉主要就是预热和燃烧部分，预热区除了加热以外还有一定长度的预热区，加热区的好处是可以使气体分布均匀，且加热进废气时保证火焰不与催化剂接触。以下是两种催化剂装置的简单结构示意图，此类结构可方便催化剂的装卸。





△ 催化燃烧装置






△ 立式催化燃烧炉