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有機廢氣處理之活性炭吸附與催化燃燒淺談

催化燃燒工藝

1工藝原理及適用範圍

催化燃燒是利用貴金屬催化劑降低廢氣中有機物的活化能,使有機物在較低的溫度(一般在250~300oC左右,不同成分的有機物,其催化燃燒溫度不一樣)下發生無火焰燃燒。其原理是廢氣經過催化劑時,先被吸附至催化劑表麵,然後在一定的溫度下發生催化燃燒,達到淨化的目的。目前有機廢氣處理中常用的催化一般為蜂窩狀鈀金屬催化劑和鉑金屬催化劑,催化燃燒方式有電加熱和燃氣加熱,燃燒類型有直接催化燃燒(CO)和蓄熱式催化燃燒(RCO)。催化燃燒一般適用於小風量、高濃度、高溫的氣態有機物,且廢氣中不能含有硫、鉛、汞、砷及鹵素等可使催化劑中毒的因子。

2設計注意點

(1)能耗:催化燃燒需要在一定溫度條件下進行,對於低溫氣體就必須進行加熱,風量越大其耗能越大,運行成本也就提高;因此選擇此工藝時,在確保收集效率的前提下,盡可能降低排風量,這樣既可提升排氣濃度提升廢氣單位熱值,又可降低風量降低能耗;同時也要考慮熱將尾氣中熱量進行回收。

(2)設備開機預熱:設計時設備預熱應為動態,而非靜態預熱;初始預熱階段利用的氣體一般為空氣,而非廢氣,待係統達到設計溫度後方可切換為廢氣。

(3)1:有機廢氣一般屬於易燃易爆性氣體,雖然濃度高可以回收利用有機物燃燒產生的部分熱量,降低能耗,但在處理中必須將其濃度控製在爆炸限範圍內。一般需要設置泄爆片、可燃氣體探測儀、應急排空閥、稀釋閥、防火閥等。

(4)熱回收方式:在能耗可接受範圍的情況下,小風量一般采用簡易的列管直接熱交換回收熱;對於能耗超出接受範圍的,大風量一般需要采用蓄熱式催化燃燒,可提高熱回收效率。

活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝

1工藝原理

實際應用中,活性炭吸附與催化燃燒,兩者除了可以單獨使用外,也可以組合使用。組合使用主要利用兩者之間具有互補性的特點:活性炭吸附適用於大風量、低濃度廢氣,催化燃燒適用於小風量、高濃度廢氣,且活性炭在高溫下被吸附的有機物能夠脫附出來J。從另一個角度看,此組合工藝可視為活性炭的現場再生利用工藝,既減少了活性炭吸附飽和後的更換處置成本,同時定期的濃縮脫附也避免了因活性炭吸附飽和未及時更換造成的超標排放風險。

2設計要點

隨著催化燃燒廢氣處理中應用逐漸增多,相關技術也已趨於成熟。在設計方麵,主要是以下幾個關鍵點:一是加熱熱交換與尾氣熱回收熱交換的設計,二是對催化劑填料層的設計和催化劑選型,三是對設備運行控製和1控製設計。

3設計注意點

目前氣體加熱、熱交換、催化劑填料層的設計,都可以查閱相關資料進行設計計算,但將這些設備組合為一個係統進行設計,因各設備廠商之間存在市場競爭關係和技術保密,關鍵的設計計算還無法查閱。現就係統在實際工程使用中,發現的一些問題歸納如下。

(1)活性炭升溫和催化燃燒室升溫控製。在使用脫附+催化燃燒時,應將催化燃燒室溫度升至工作溫度後,然後再對活性炭進行逐步升溫脫附;而有些廠家設計在催化燃燒室的溫度沒有達到設計溫度時,就開始對活性炭進行升溫脫附,此種情況造成脫附出的廢氣無法有效的經過催化燃燒室燃燒。

(2)催化燃燒室預熱。催化室預熱時,未對流動的氣流進行動態加熱,而是對催化室內的空氣進行靜態加熱,導致一旦廢氣進入催化燃燒室,其催化室溫度急速下降,造成達不到催化燃燒的溫度。

(3)利用催化燃燒的熱部分尾氣作為活性炭脫附氣體。催化燃燒的尾氣溫度較高,一般300℃左右,為降低能耗,部分廠家設計是利用處理後的尾氣作為脫附熱氣。活性炭碳的脫附溫度隻需要80—90℃,利用尾氣前必須先對尾氣進行降溫處理,若不能將溫度降至設計範圍,就會存在活性炭著火的風險;而且脫附產生的有機廢氣是濃縮廢氣,其濃度較高,與高溫氣體接觸也會存在爆炸的風險。如果采用燃氣加熱,燃氣燃燒產生的廢氣和燃氣本身所含部分因子,也會對活性炭、催化劑造成不利影響;再有燃氣使用若控製不好,天然氣未燃燒直接進入催化裝置,一旦點火也會發生爆炸,其風險相比電加熱更大。

結束語

綜上所述,對活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝,設計時應采取相應對策避免上述問題的發生,從1角度考慮,加熱係統采用電加熱,對脫附氣體采用新風,其1係數更高;從經濟角度考慮,一般采用燃氣加熱,脫附氣體采用尾氣;但*終采用何種方式還需現場具體情況來確定。若單獨使用催化燃燒工藝,其不需要脫附加熱,相應風險也比組合T藝會降低很多,至於采用哪種方式加熱,也需要結合企業實際情況來確定。單獨使用活性炭工藝,其運行存在主要風險是活性炭的更換周期,目前還沒有簡單有效的方法去確定,隻能在設計時按照經驗和計算參數給定一個建議值。

 

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