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RCO在线催化燃烧

催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度...
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  催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
  催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
  催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面问题:
  1、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室必需具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料,或用双层夹墙结构。
  2、便于清洗和更换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和更换催化剂载体。
  3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用天然气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。
  4、较高的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。
二、工艺流程
RCO在线催化燃烧
工艺流程图
注: 1、   表示温度控制器;
2、    阀门开关;
3、  -1、   -2、  -3,炭箱上的温度控制开关,通过控制器空气连通大气上的阀门开关开启;
4、  -4燃烧温度检测器;
5、  -5加热温度空气器,将温度反馈给控制器,以此控制脱附风机和加热管的工作与否;
6、  -6温度控制器,控制连通冷风机的调节阀开口大小;
7、   表示阀门,与时间继电器连接,当反应时间结束后,通往大气一端的阀门开口打开。

RCO在线催化燃烧
设备效果图
(一)设备各部分:
1、前处理设备  干式处理器(例如:V型滤纸漆雾过滤器、板式过滤器、滤筒式除尘器等根据客户要求及实际情况选择)处理粉尘、漆雾颗粒。
2、多单元分流组合式吸附系统  含有三个吸/附单元,正常工作时是两吸一脱。每个单元上各设置一组吸附阀门和一组脱附阀门。当该单元在吸附时间内时,脱附阀门关闭,吸附阀门打开,有机废气从上部吸附阀门进入,通过活性炭,被活性炭吸附净化后,气体通过下面的吸附阀门经风机作用排出大气;活性炭脱附时,吸附阀门关闭,脱附阀门打开,该单元形成闭合通道进行脱附工作。每个脱附箱内安装有温度感应器,当箱内温度超过设置的温度时,反馈给控制器,与大气相连的阀门打开向箱内补充冷气降低温度。若温度过高,活性炭发生燃烧,控制器启动紧急预案,打开喷淋装置,同时切断电源。
3、阻火器  又名防火器,应用火焰通过热导体的狭小孔隙时,由于热量损失而熄灭的原理设计制造。其作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。
4、换热室  燃烧后产生的高温气体和低温气体利用换热器进行热能传递,既能使未处理的有机废气温度上升,有利于其在催化室中发生反应节省能量,又能使净化过的气体温度降低不影响后面设备的使用。
5、催化燃烧  催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行的。有机废气先通过热交换器预热到200~400℃,再进入燃烧室,通过催化剂床时,碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。由于表面吸附降低了反应的活化能,碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化,产生二氧化碳和水。
(三)工作原理:
采用干式处理器装置结合活性炭纤维吸附-催化燃烧工艺处理喷漆废气的流程,由于整个系统集吸附-脱附-催化燃烧于一体。为保证系统的连续运行,吸附器采用多单元分流组合式结构,正常运行时,处在脱附状态的只有一个单元,而其它两个单元处于吸附或冷却状态。三个吸/脱单元按一定的时间顺序交替进行吸脱工作。
设备启动后,有机废气收集后经过干式处理器过滤粉尘和漆雾后进入多单元分流组合式系统。吸/脱-3首先进入脱附状态,吸附阀门关闭,脱附阀门打开。经过前处理的废气进入前两个单元吸附,净化后的气体经风机作用排入大气。当吸/脱-3单元脱附结束后,脱附阀门关闭,吸附阀门打开,同时吸/脱-1单元开始进行脱附,关闭吸/脱-1吸附阀门,打开吸/脱-1脱附阀门,进行脱附,此时吸/脱-2和吸/脱-3进行吸附工作。
脱附过程:用60~80℃热风进行脱附,解吸出的高浓度有机废气经阻火器后进入热交换室,经热能交换,气体温度上升,后进到催化燃烧室(内含三组加热管,根据温度感应器测到的温度来确定加热管工作的数量)进行无焰燃烧,放出热量,生成气态二氧化碳和水。反应后的气体经换热室进行热交换降低温度后再经阻火器后回到管道内,管道上安装有温度感应器-6,当气体温度超过设置的温度时,冷风机补充冷风(控制风量的开关阀门开口程度由超过设置温度的大小来确定,使气体温度降低防止活性炭因温度过高失活),降温后的气体回到高温脱附箱完成一次循环。当到达设备设置的脱附时间时(一般设置2小时),气体净化达到排放标准,与大气相连的阀门打开,气体排出。加热管停止工作,冷风机和连接大气的阀门打开同时向里面补充冷风降温,此过程大约1小时,当吸/脱-1内的温度感应器测到温度低于设置的温度时,吸/脱-1的整个脱附过程结束。
每个脱附箱内安装喷淋装置,若温度过高,活性炭发生燃烧,控制器启动紧急预案,打开喷淋装置,同时切断电源。
整个过程中接收到的温度信号反馈给控制器,由控制器控制每个单元吸附和脱附时的气动阀门由控制器按设定时差有序开关,整个电控装置自动控制,并配有自动报警系统。
三、反应机理
1、主要反应方程式:
CnH2m+(n+m/2)O2      Pt          nCO2+mH2O+Heat
2、吸附-催化燃烧工艺是活性炭吸附和催化燃烧的组合工艺,有机废气经过了吸附-脱附和催化燃烧三个过程:首先利用活性炭的多孔性和空隙表面的张力把有机废气中的溶剂吸附在活性炭的空隙中,使所排废气得到净化;当活性炭吸附饱和后,用高温脱附再生;被脱附出来的有机物废气在催化剂的作用下,能在较低温度的状况转化为无毒无害的二氧化碳和水。可知该工艺有以下优点:
(1)起燃温度低,节省能源 有机废气催化燃烧与直接燃烧相比,具有起燃温度低、能耗低的显著特点。催化燃烧达到起燃温度后便无需外界供热。
(2)适用范围广 催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分、无回收价值的废气,采用吸附-催化燃烧法的处理效果更好。
(3)该工艺采用吸附-脱附-催化燃烧组合工艺。整个系统实现了净化过程闭环操作,有机物废气净化率一般都在95%以上,最终产物为无害的CO2和H2O(其他原子有机化合物还有其他燃烧产物),且由于燃烧温度低,能大量减少NOX的生成。处理彻底,无二次污染。
(4)该系统组合紧凑,充分利用热源,节省设备投资和操作费用。首先在催化燃烧阶段不需要外加热源就可以分解为水和二氧化碳。其次该工艺设备在运行过程中最大限度地利用了有机废气中有机成分的热值。
四、净化装置特点
1、由于喷漆废气经水幕机洗涤后仍具有粘性并含有一定水分,因此在吸附床前增加除漆装置和脱水装置。除漆装置过滤材料由多层金属过滤网、焦炭等组成,采用折板式结构,过滤风速采用0.4m/s,保证漆雾去除率达99%以上,并过滤片采用抽屉式结构,便于装卸和清洗。脱水装置由折板、岩棉等组成,过滤风速采用0.5m/s,可有效去除废气中的水分。为了保证吸附处理的连续性,除漆装置和脱水装置均采用一用一备。
2、 吸附剂采用的活性炭纤维性能优越:其比表面积大(800~1200m2/g),微孔发达(微孔体积占总孔体积的80%左右),孔径分布广 ,吸附容量大(比粒状活性炭大几倍至几十倍),吸附速度快,而且再生容易快速 (一般3~5min),脱附彻底,经多次吸附脱附后仍保持原有的吸附性能,特别是对ppm级的吸附质仍保持很高的吸附量(蜂窝碳或颗粒碳此时的吸附能力则大大降低),因此对有机废气的净化率高;同时因活性碳纤维耐热性能好,且吸附层很薄,不会产生类似颗粒碳或蜂窝碳吸附装置因热积蓄而易产生燃烧爆炸的危险。
3、吸附床采用独特的“多单元分流组合式吸附床”,吸附床有3个单元,刚开始时是第1和第2个单元在吸附,第3个单元在脱附,一定时间后,切换为第2和第3个单元在吸附,第1个单元在脱附,如此反复循环运行。这样一方面保证生产的连续性,另一方面利用多单元的循环交替切换可使吸附剂用量大大减少,不但使吸附床的体积大大减少,而且高价炭纤维因使用量少也不会造成造价高的问题,因此设备重量轻,投资小,占地少,结构紧凑。
4、在催化燃烧床的进口以及铂(Pt)催化剂层之间布置电加热管,结合内循环管路,可使床层的预热时间短(电加热管一般在开机时预热17min左右后停止加热,以后利用催化燃烧热来维持整个系统的热平衡),同时采用高效率的热交换器,并用高性能的轻质耐火材料保温,这样不仅使废气的催化燃烧彻底,同时热利用效率高,运行成本低。
5、采用程序控制器,通过气动元件系统实现工艺过程的全部自动化,整个系统运行过程中电脑实行适时“记忆”,如遇突然停电等,电脑会记忆当时工作状态,待来电等电脑会自动指令延续上次的状态运行下去,这样可以避免出现某些单元过饱和现象,达到最佳治理效果,同时出现异常故障时电脑会指令自动停机并发出声光报警,因此,操作简单、安全、可靠,自动化水平较高,可实现无人操作。
五、注意事项
1、废气成分中,不含下列物质:  
(1)有高粘性的油脂类。    
(2)磷、铋、砷、锑、汞、铅、锡。   
(3)高浓度的粉尘
2、设备选型时,请注明废气成份、浓度及出口温度。
3、设备安装场所无腐蚀性气体,并有良好的防雨措施。
4、 设备所需电源为:三相交流380V,频率50HZ。
5、 设备应远离易燃易爆危险化学品存放地,安全距离符合国家或者相关行业标准规定并在附近应设置消防设施。
6、室外催化燃烧装置应安装符合GB5007规定的避雷装置。
7、在净化设施运行过程中,除漆装置中的多层金属网约3周清洗1次,少部分的焦炭约3个月更换1次,少部分废炭可送附近的燃煤锅炉处理或当其它燃料使用。
8、 有特殊要求时,请注明。
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