催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng),其實(shí)質(zhì)是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低活化能,同時(shí)催化劑表面具有吸附作用,使反應(yīng)物分子富集于表面提高了反應(yīng)速率,加快了反應(yīng)的進(jìn)行。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下,發(fā)生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H2O,同時(shí)放出大量熱能
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。
預(yù)熱式
預(yù)熱式是催化燃燒的最基本流程形式。有機(jī)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。
自身熱平衡式
當(dāng)有機(jī)廢氣排出時(shí)溫度較高(在300℃左右),高于起燃溫度,且有機(jī)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(shí)使用。
吸附-催化燃燒
當(dāng)有機(jī)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(shí),可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮,然后通過熱空氣吹掃,使有機(jī)廢氣脫附出來成為濃縮了的高濃度有機(jī)廢氣(可濃縮10倍以上),再進(jìn)行催化燃燒。此時(shí),不需要補(bǔ)充熱源,就可維持正常運(yùn)行。
對于有機(jī)廢氣催化燃燒工藝的選擇主要取決于:燃燒過程的放熱量,即廢氣中可燃物的種類和濃度;起燃溫度,即有機(jī)組分的性質(zhì)及催化劑活性;熱回收率等。當(dāng)回收熱量超過預(yù)熱所需熱量時(shí),可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡運(yùn)轉(zhuǎn),無需外界補(bǔ)充熱源。