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催化燃烧工艺存在的问题

来源:帅克环保(帅克环保整理发布)   时间:2020-08-01

催化燃烧工艺存在的问题

工艺原理及适用范围

催化燃烧是利用贵金属催化剂降低废气中有机物的活化能,使有机物在较低的温度(一般在250~300oC左右,不同成分的有机物,其催化燃烧温度不一样)下发生无火焰燃烧。其原理是废气经过催化剂时,先被吸附至催化剂表面,然后在一定的温度下发生催化燃烧,达到净化的目的。目前有机废气处理中常用的催化一般为蜂窝状钯金属催化剂和铂金属催化剂,催化燃烧方式有电加热和燃气加热,燃烧类型有直接催化燃烧(CO)和蓄热式催化燃烧(RCO)。催化燃烧一般适用于小风量、高浓度、高温的气态有机物,且废气中不能含有硫、铅、汞、砷及卤素等可使催化剂中毒的因子。

设计注意点

(1)能耗:催化燃烧需要在一定温度条件下进行,对于低温气体就必须进行加热,风量越大其耗能越大,运行成本也就提高;因此选择此工艺时,在确保收集效率的前提下,尽可能降低排风量,这样既可提升排气浓度提升废气单位热值,又可降低风量降低能耗;同时也要考虑热将尾气中热量进行回收。

(2)设备开机预热:设计时设备预热应为动态,而非静态预热;初始预热阶段利用的气体一般为空气,而非废气,待系统达到设计温度后方可切换为废气。

(3)安全:有机废气一般属于易燃易爆性气体,虽然浓度高可以回收利用有机物燃烧产生的部分热量,降低能耗,但在处理中必须将其浓度控制在爆炸限范围内。一般需要设置泄爆片、可燃气体探测仪、应急排空阀、稀释阀、防火阀等。

(4)热回收方式:在能耗可接受范围的情况下,小风量一般采用简易的列管直接热交换回收热;对于能耗超出接受范围的,大风量一般需要采用蓄热式催化燃烧,可提高热回收效率。

活性炭吸脱附与催化燃烧组合工艺

工艺原理:

实际应用中,活性炭吸附与催化燃烧,两者除了可以单独使用外,也可以组合使用。组合使用主要利用两者之间具有互补性的特点:活性炭吸附适用于大风量、低浓度废气,催化燃烧适用于小风量、高浓度废气,且活性炭在高温下被吸附的有机物能够脱附出来J。从另一个角度看,此组合工艺可视为活性炭的现场再生利用工艺,既减少了活性炭吸附饱和后的更换处置成本,同时定期的浓缩脱附也避免了因活性炭吸附饱和未及时更换造成的超标排放风险。

设计要点

随着催化燃烧废气处理中应用逐渐增多,相关技术也已趋于成熟。在设计方面,主要是以下几个关键点:一是加热热交换与尾气热回收热交换的设计,二是对催化剂填料层的设计和催化剂选型,三是对设备运行控制和安全控制设计。

设计注意点

目前气体加热、热交换、催化剂填料层的设计,都可以查阅相关资料进行设计计算,但将这些设备组合为一个系统进行设计,因各设备厂商之间存在市场竞争关系和技术保密,关键的设计计算还无法查阅。现就系统在实际工程使用中,发现的一些问题归纳如下。

(1)活性炭升温和催化燃烧室升温控制。在使用脱附+催化燃烧时,应将催化燃烧室温度升至工作温度后,然后再对活性炭进行逐步升温脱附;而有些厂家设计在催化燃烧室的温度没有达到设计温度时,就开始对活性炭进行升温脱附,此种情况造成脱附出的废气无法有效的经过催化燃烧室燃烧。

(2)催化燃烧室预热。催化室预热时,未对流动的气流进行动态加热,而是对催化室内的空气进行静态加热,导致一旦废气进入催化燃烧室,其催化室温度急速下降,造成达不到催化燃烧的温度。

(3)利用催化燃烧的热部分尾气作为活性炭脱附气体。催化燃烧的尾气温度较高,一般300℃左右,为降低能耗,部分厂家设计是利用处理后的尾气作为脱附热气。活性炭碳的脱附温度只需要80—90℃,利用尾气前必须先对尾气进行降温处理,若不能将温度降至设计范围,就会存在活性炭着火的风险;而且脱附产生的有机废气是浓缩废气,其浓度较高,与高温气体接触也会存在爆炸的风险。如果采用燃气加热,燃气燃烧产生的废气和燃气本身所含部分因子,也会对活性炭、催化剂造成不利影响;再有燃气使用若控制不好,天然气未燃烧直接进入催化装置,一旦点火也会发生爆炸,其风险相比电加热更大。

综上所述,对活性炭吸脱附与催化燃烧组合工艺,设计时应采取相应对策避免上述问题的发生,从安全角度考虑,加热系统采用电加热,对脱附气体采用新风,其安全系数更高;从经济角度考虑,一般采用燃气加热,脱附气体采用尾气;但最终采用何种方式还需现场具体情况来确定。若单独使用催化燃烧工艺,其不需要脱附加热,相应风险也比组合T艺会降低很多,至于采用哪种方式加热,也需要结合企业实际情况来确定。单独使用活性炭工艺,其运行存在主要风险是活性炭的更换周期,目前还没有简单有效的方法去确定,只能在设计时按照经验和计算参数给定一个建议值。

 

 

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