催化燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)思路有哪些？

 

廢氣催化燃燒設(shè)備適用于凈化可燃?xì)怏w、蒸汽等有毒有害氣體。但對(duì)于粉塵顆粒、霧滴等有毒有害氣體，容易造成催化床堵塞，降低催化活性，從而降低凈化率。催化燃燒凈化方法適用于幾乎所有排放碳?xì)浠衔锘蛴袣馕痘衔锏墓I(yè)生產(chǎn)過(guò)程。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，利用催化劑降低燃燒溫度，加速有毒有害氣體完全氧化的方法稱(chēng)為催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制成的，因此具有較***的比表面積和合適的孔徑。當(dāng)加熱到300~450℃的有機(jī)氣體通過(guò)催化層時(shí)，氧氣和有機(jī)氣體被吸附在多孔材料表面的催化劑上，增加了氧氣和有機(jī)氣體接觸和碰撞的機(jī)會(huì)，提高了活性，使有機(jī)氣體和氧氣發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)生成CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生熱量，從而使有機(jī)氣體變得清潔無(wú)害。

 

催化燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:

 

1.輔助燃料和燃燒。催化燃燒一般使用氣體作為輔助燃料，燃油和電加熱也可以作為輔助燃料。一般來(lái)說(shuō)，凈化氣體用于助燃。如果凈化后的氣體不能用作助燃物，應(yīng)引入空氣作為助燃物。

 

2.轉(zhuǎn)換速度更高。因?yàn)榇呋紵遣豢赡娴姆艧岱磻?yīng)，無(wú)論反應(yīng)進(jìn)行到什么階段，都應(yīng)該在盡可能高的溫度下進(jìn)行，以獲得更高的轉(zhuǎn)化率。但操作溫度往往受到一些條件的限制，如催化劑的耐熱溫度、高溫物料的獲取、熱能的供應(yīng)、是否伴隨副反應(yīng)等。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。

 

3.氣流和溫度的均勻分布。為了使穿過(guò)催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并確?；鹧娌恢苯咏佑|催化劑表面，燃燒室必須具有足夠的長(zhǎng)度和空間。催化燃燒設(shè)備應(yīng)具有******的保溫效果。爐體一般采用內(nèi)襯耐火材料的鋼殼，或雙層夾芯墻結(jié)構(gòu)。

 

4.易于清洗和更換。催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計(jì)成便于裝卸的抽屜式結(jié)構(gòu)，便于清洗和更換催化劑載體。

 

催化燃燒設(shè)備采用催化劑在較低溫度下氧化分解廢氣中可燃物質(zhì)的凈化方法。所以催化燃燒也叫催化化學(xué)轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解過(guò)程，在300~450℃時(shí)，***部分烴類(lèi)可以被催化劑完全氧化。與熱燃燒方法相比，催化燃燒需要的輔助燃料更少，能耗更低，設(shè)備和設(shè)施更小。但由于所用催化劑中毒、催化劑床層更換和清洗成本高，影響了該方法在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。

 

對(duì)于催化燃燒設(shè)備，催化劑是催化燃燒方法的核心。***的催化劑需要高催化活性、***的熱穩(wěn)定性、高強(qiáng)度和長(zhǎng)壽命。

 

1.高活性。催化劑的活性直接影響催化燃燒的化學(xué)轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率不僅與催化活性物質(zhì)本身的活性有關(guān)，還與催化載體的物理形狀直接相關(guān)。因此，在選擇合適的催化活性材料時(shí)，應(yīng)考慮催化劑載體的物理形狀，以保證催化劑具有高活性，達(dá)到催化燃燒凈化的目的。

 

2.熱穩(wěn)定性***。由于廢氣的溫度隨時(shí)變化，如果催化劑不能適應(yīng)相應(yīng)范圍內(nèi)的溫度變化，催化劑的性能會(huì)降低，凈化率也會(huì)降低。因此，催化劑需要適應(yīng)相應(yīng)范圍內(nèi)的溫度變化。

 

3.高強(qiáng)度。在催化燃燒過(guò)程中，催化劑常因高溫、振動(dòng)、空氣流動(dòng)等因素而開(kāi)裂磨損，會(huì)降低催化劑的活性，增加催化劑床層的壓降，影響凈化效果。

 

4.使用壽命長(zhǎng)。催化活性物質(zhì)***多價(jià)格昂貴，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選擇使用壽命較長(zhǎng)的催化劑。

 

催化燃燒設(shè)備主要由換熱器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排氣煙囪組成。凈化原理是，未凈化的氣體在進(jìn)入燃燒室之前，先經(jīng)過(guò)換熱器預(yù)熱，然后送到燃燒室，在那里達(dá)到所需的反應(yīng)溫度。氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行，凈化后的煙氣通過(guò)換熱器釋放一部分熱量，然后通過(guò)煙囪排入***氣。