催化燃燒設(shè)備的性能要求及工藝流程分析

催化燃燒是借助催化劑在低溫(200～400℃)下，實(shí)現(xiàn)對可燃物的氧化，其實(shí)質(zhì)是活性氧參與的氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，而催化劑表面具有吸附作用，使反應(yīng)物分子在催化劑表面富集，從而提高反應(yīng)速率，加快反應(yīng)速度。廢氣在催化劑的作用下，可以在較低的點(diǎn)火溫度下無焰燃燒，氧化成CO2和H2O。同時，大量的熱能被釋放出來凈化廢氣。

催化劑是催化燃燒法的核心，一種好的催化劑要具備催化、熱穩(wěn)定性好、、壽命長等特性。

1、催化劑的活性好壞直接影響催化燃燒的化學(xué)轉(zhuǎn)化率。催化燃燒設(shè)備而轉(zhuǎn)化率不僅與催化活性材料自身的活性有關(guān)，而且與催化載體的物理形狀有著直接關(guān)系。所以，在選擇適應(yīng)的催化活性材料的同時，還需要考慮催化載體的物理形狀，催化劑有較高的活性，達(dá)到催化燃燒凈化的目的。

2、熱穩(wěn)定性好。由于廢氣的溫度隨時變化，如果催化劑不能適應(yīng)指定范圍內(nèi)的溫度變化，催化劑的性能就會下降，凈化效率就會降低。因此，催化劑應(yīng)具備適應(yīng)指定范圍內(nèi)的溫度變化。

3、在催化燃燒過程中，催化劑往往會因高溫、振動和氣流等因素的作用，使催化劑產(chǎn)生破裂和磨損，破裂和磨損會造成催化劑的活性降低，增加催化劑床層的壓降，影響凈化效果。

4、壽命長。催化活性材料大都比較昂貴，所以，設(shè)計(jì)時選用催化劑時應(yīng)盡量使用壽命較長的催化劑。

廢氣處理設(shè)備應(yīng)具備以下基本要求：

1、設(shè)備內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接觸時間。

2、氣液兩相應(yīng)具有強(qiáng)烈擾動，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率。

3、操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。

4、設(shè)備阻力小，能耗低。

5、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和能力。

6、結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修。

催化燃燒工藝根據(jù)廢氣預(yù)熱方式及富集方式，催化燃燒工藝流程可分為3種。

（1）預(yù)熱式。預(yù)熱式是催化燃燒工藝的基本流程形式。廢氣溫度在100℃以下，濃度也較低，熱量不能自給，因此在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)熱室加熱升溫。燃燒凈化后氣體在熱交換器內(nèi)與未處理廢氣進(jìn)行熱交換，以回收部分熱量。該工藝通常采用煤氣或電加熱升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度。

（2）自身熱平衡式。當(dāng)廢氣排出時溫度高于起燃溫度（在300℃左右）且物含量較高，熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量，在正常操作下能夠維持熱平衡，無需補(bǔ)充熱量，通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時使用。

（3）吸附-催化燃燒。當(dāng)廢氣的流量大、濃度低、溫度低，采用催化燃燒需耗大量燃料時，可先采用吸附手段將廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后通過熱空氣吹掃，使廢氣脫附成為廢氣（可濃縮10倍以上），再進(jìn)行催化燃燒。此時，不需要補(bǔ)充熱源，就可維持正常運(yùn)行引。

對于催化燃燒工藝的選擇主要取決于：

（1）燃燒過程的放熱量，即廢氣中可燃物的種類和濃度；

（2）起燃溫度，即組分的性質(zhì)及催化劑活性；

（3）熱回收率等。當(dāng)回收熱量超過預(yù)熱所需熱量時，可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，無需外界補(bǔ)充熱源，這是比較經(jīng)濟(jì)的。