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一、工艺流程
催化燃烧是典型的气固相催化反应。催化燃烧设备在贵金属催化剂效果下,将有机气体加热到分解温度使气体净化。在高浓度低风量废气环境下有机废气处理效果好。在有机废气处理过程中,催化剂减少活化能,同时催化剂表面起到吸附效果,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;借助催化剂可使有机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,从而达到有机废气处理目的。
在废气进入催化燃烧设备的过程中,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始温度。经过预热的废气,通过催化剂层使之燃烧。因为催化剂的效果,催化燃烧设备内废气燃烧的起始温度约为250~300摄氏度,大大低于直接燃烧法的燃烧温度650~800摄氏度,炎热的天气气体再次进入热交换器,经换热冷却,终以较低的温度经风机排入大气。
二、催化燃烧设备优缺点分析
1.催化燃烧设备优点
(1)起燃温度低,节省能源,能耗低
催化燃烧设备与直接燃烧相比,起到起燃温度低、能耗低的明显特点。在某些情况下,催化燃烧达到起燃温度后便无需外界供热;燃烧不受碳氢化合物浓度的限制;催化燃烧设备启动仅需 15-30 分钟升温至起燃温度(有机废气处理浓度较高时)耗能仅为风机功率。
(2)适用范围广
催化燃烧设备差不多能够处理全部的烃类有机废气及恶臭气体。对于有机化工、涂料、绝缘用料等行业排放的低浓度、多成分、无回收价值的废气, 采纳吸附--催化燃烧法的处理效果更好。
(3)有机废气处理效率高,无二次污染
催化燃烧设备有机废气处理效率通常都在95%以上,终产物为无害的CO2和H2O (杂原子有机化合物还有其他燃烧产物),且因为燃烧温度低,能大量降低NOX的生成,所以不会导致二次污染。
(4)操作方便、安全可靠
催化燃烧设备工作实现自动操纵,安全可靠,设备配有阻火系统、防爆泄压系统、超温报警系统及*的自控系统;占地面积小,且设备基础无特殊要求。
2.催化燃烧设备缺点
尽管催化燃烧设备有机废气处理效率高,但工艺条件要求严格,不同意废气中附有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴,也不同意有使催化剂中毒的物质,以防催化剂中毒,所以 采纳催化燃烧设备进行有机废气处理需要对废气作前处理,工程项目投入成本高;同时因处于炎热的天气环境下,管道、设备很容易损坏,假如蓄热体产生结块,则使用寿命将大大缩短。
三、催化燃烧工艺流程
根据对废气加热方法的不同,催化燃烧工艺能够分为常规催化燃烧工艺和蓄热催化燃烧工艺。
在挑选催化燃烧工艺时应进行热量平衡计算。当废气中所含的有机物燃烧后所产生的热量能够维持催化剂床层自持燃烧时,应 采纳常规催化燃烧工艺;当废气中所含的有机物燃烧后所产生的热量不可以够维持催化剂床层自持燃烧时,宜 采纳蓄热催化燃烧工艺。
《重点行业挥发性有机物综合管理方法》(环大气〔2019〕53号)关于推进建设适合高效的废气管理设备要求中明确“低温等离子、光催化、光氧化技术主要适用于恶臭异味等管理”,在强化重污染天气应对的要求中提出“对使用有机溶剂等原辅用料,末端管理仅 采纳低温等离子、光催化、光氧化、一次性活性炭吸附等技术或存在敞开式作业的企业,加大停产限产力度”。
《2020年挥发性有机物管理攻坚方法》(环大气〔2020〕33号)聚焦废气管理设备“三率”,提高综合VOCs废气管理效率中提出“重点关注单一 采纳光氧化、光催化、低温等离子、一次性活性炭吸附、喷淋汲取等工艺的管理设施。对达不到要求的VOCs废气收集、VOCs废气管理设备进行更换或升级改造,确保实现达标排放。除恶臭异味管理外,通常不 采纳低温等离子、光催化、光氧化等技术”。
全省各地根据当地环境空气质量改善需求,在满足上级文件要求的情况下,可能会出台一些详细落实措施,详细请向当地门咨询。吸附法是处理排放量小、低浓度有机废气的经常见到方法之一,关于吸附法工程应用请企业和设计单位参考《吸附法工业有机废气管理工程技术规范》(HJ 2026-2013),结合自我废气特点进行设计和运动,确保达标排放。
因为VOCs成分复杂,浓度、流量、成本等原因不同,每种VOCs废气管理工艺都有其自我的优势和使用限制,怎么样挑选合适的废气管理工艺是VOCs废气管理工作需要面对的问题。
企业新建废气管理设备或对现有废气管理设备实施改造,应依据排放废气特征、VOCs组分及浓度、生产工况等,合理挑选VOCs废气管理工艺。对管理难度大、单一管理工艺难以稳定达标的,要 采纳各种技术组合的VOCs废气管理工艺,如活性炭吸附脱附+催化燃烧(rco设备)、沸石转轮吸附脱附+催化燃烧(rco设备)、沸石转轮吸附脱附+蓄热燃烧(rto设备)等。