VOCs催化燃燒進(jìn)程裝備：原理、結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)技術(shù)

 

一、改善VOCs催化燃燒裝備的原因

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds， 簡稱VOCs），是***家***氣污染控制的重要目標(biāo)，近幾年針對VOCs排放出臺多項(xiàng)環(huán)保規(guī)范。***內(nèi)工業(yè)VOCs凈化職業(yè)現(xiàn)在處于漸熱狀況，在有機(jī)揮發(fā)性廢氣催化燃燒裝備中，***都環(huán)保企業(yè)選用蓄熱式催化燃燒設(shè)備，該技術(shù)辦法采納兩室、三室及以上的蓄熱催化燃燒器，使VOCs 氣體發(fā)生催化氧化反應(yīng)，發(fā)生的熱量存儲于蓄熱載體中，通過頻頻切換閥體（切變氣體活動管路），到達(dá)冷、暖流體熱量交流的意圖。

蓄熱式催化燃燒裝備能夠完結(jié)自給供熱，具有比較***的運(yùn)用作用。但是，裝備自身存在著運(yùn)轉(zhuǎn)操作不能徹底接連化、設(shè)備制作本錢較高、裝備運(yùn)用時(shí)占用體積較***、設(shè)備調(diào)試中對電氣控制要求較高級缺陷，對此，需求設(shè)計(jì)一種操作簡略、可完結(jié)接連化運(yùn)作、高效低本錢的一體化VOCs廢氣凈化裝備。

二、改善后的VOCs接連催化燃燒裝備

結(jié)合出產(chǎn)、施工的相關(guān)經(jīng)歷，對進(jìn)程裝備進(jìn)行改善，改善后的裝備。結(jié)構(gòu)中包含以下幾個(gè)部分：①有機(jī)廢氣進(jìn)口管、出口管；②廢氣進(jìn)口濃度檢測控制器、催化劑床層進(jìn)口溫度檢測控制器；③廢氣換熱器、電加熱棒、處理器上蓋板、氣流隔板；④催化劑床層、催化劑支撐板。

改善后的催化燃燒器能夠進(jìn)行接連化操作，有機(jī)廢氣進(jìn)（涼氣）和出口（熱氣）均通過廢氣換熱器的進(jìn)出端，冷側(cè)流體與熱側(cè)流體在換熱器中進(jìn)行接連熱交流，運(yùn)用熱量傳遞性質(zhì)，暖流體的熱量通過壁傳熱、對流傳熱進(jìn)程傳遞至冷流體中；廢氣換熱器的冷側(cè)出口氣，通過電加熱棒區(qū)域，對含VOCs廢氣進(jìn)行加熱升溫；經(jīng)加熱的廢氣順著壓力梯度會跳過氣流隔板進(jìn)入催化劑床層，廢氣在VOCs催化劑外表發(fā)生催化氧化作用，能夠完結(jié)在較低溫度下廢氣催化燃燒，放出氧化反應(yīng)熱。氣流順著催化劑微觀孔道活動，經(jīng)支撐板后進(jìn)入廢氣換熱器，與冷流體直觸摸摸換熱，從廢氣換熱器的熱側(cè)出口流出，繼而完結(jié)終究排放。

三、新式VOCs接連催化燃燒裝備技術(shù)淺析

3.1 廢氣熱交流器技術(shù)剖析

廢氣熱交流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)備的***要關(guān)鍵點(diǎn)，直接影響著裝備運(yùn)轉(zhuǎn)的安穩(wěn)性和處理功率。在設(shè)計(jì)和設(shè)備調(diào)試中需求考慮到以下幾個(gè)要素。

（1）氣體活動狀況與運(yùn)轉(zhuǎn)本錢。氣體活動湍流程度越高，換熱功率就越高。湍流程度添加，意味著操作費(fèi)用上也會隨之添加。在設(shè)計(jì)進(jìn)程中既要考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)作用，也要考慮設(shè)備制作本錢和操作費(fèi)用，因而需求對換熱器流體狀況方面進(jìn)行***化。

（2）換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與材料的挑選。換熱器管壁兩邊均為氣相流體，前后進(jìn)出口氣量根本挨近，依據(jù)換熱器傳熱核算公式，為了添加熱交流功率，需求進(jìn)步兩邊氣體的傳熱系數(shù)。在實(shí)踐運(yùn)用中，在熱交流管表里設(shè)備耐溫翅熱片，換熱作用會明顯添加。別的熱交流進(jìn)出口兩邊分別為高、低溫，氣體溫差較***，對材料抗熱應(yīng)力功能要求較高，因而出產(chǎn)制作中需求選用抗熱應(yīng)力材料。

（3）換熱器的安置與運(yùn)轉(zhuǎn)的安穩(wěn)性。關(guān)于換熱器的全體安置，一般狀況下，立式或許臥式安置。本設(shè)計(jì)中為節(jié)約裝備的占用面積，熱交流器選用相對水平方向45 度排布。但應(yīng)留意的是，進(jìn)、出氣流會對換熱器管壁發(fā)生沖卸力，兩種沖卸力對換熱器一起作用，構(gòu)成扭矩，極***的影響了換熱器的安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，因而需求對換熱器四角和側(cè)壁進(jìn)行結(jié)實(shí)焊接。

（4）密封性。進(jìn)口氣體中含必定濃度的VOCs，出口氣體中根本不含有VOCs，熱交流器不進(jìn)行密封處理，會呈現(xiàn)“串氣”現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備出口氣體不能到達(dá)排放規(guī)范。對此，將換熱器冷端進(jìn)口處與換熱器氣體進(jìn)口之間、熱端出口與裝備出口之間用金屬直角擋板進(jìn)行密封焊接。

3.2 電加熱器區(qū)域結(jié)構(gòu)技術(shù)剖析

電加熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會影響后續(xù)的催化燃燒工序，是該設(shè)備設(shè)計(jì)的***二關(guān)鍵點(diǎn)。氣體經(jīng)加熱后進(jìn)入催化劑床層時(shí)，對氣體活動和溫度要求較高，具體如下：其一，氣體溫度需均勻，若溫度存在差異，經(jīng)加熱的氣體進(jìn)入催化床層反應(yīng)后，導(dǎo)致催化床層溫度呈現(xiàn)不均勻。催化氧化反應(yīng)歸于放熱反應(yīng)，繼而更簡單呈現(xiàn)床層溫度超出設(shè)計(jì)溫度的狀況，影響催化劑的壽命。其二，氣體活動盡量均勻，關(guān)于催化劑，***理想的狀況是每個(gè)催化劑活性位都能與VOCs 分子同一停留時(shí)直觸摸反應(yīng)。若活動狀況不均勻，VOCs 分子停留時(shí)刻上會呈現(xiàn)差異，繼而會影響到催化劑的運(yùn)用功率和運(yùn)用本錢。

本方案中加熱區(qū)域坐落熱交流器、阻隔板之間，構(gòu)成“梯形”結(jié)構(gòu)，換熱器出口氣流會與器壁存在磕碰，會丟失部分能量，氣體活動也不均勻，對此確保氣體能夠均***轉(zhuǎn)、均勻加熱是設(shè)計(jì)中必需求考慮到的。

為了到達(dá)以上意圖，本方案在“梯形”區(qū)域下部加熱區(qū)域要求加熱功率要低并設(shè)置非均一孔金屬網(wǎng)，挨近設(shè)備壁處設(shè)置小孔（孔徑挨近全體式催化劑孔徑），意圖是添加部分阻力，抵擋住角落氣流的沖力，均勻氣流。在挨近擋板處網(wǎng)孔設(shè)置***孔，便利氣流的正常通過。另外在加熱棒之間參插***孔徑的金屬網(wǎng)塊，一方面加熱棒外表會發(fā)生高溫?zé)彷椛洌椛渲两饘倬W(wǎng)塊外表，加快了金屬網(wǎng)塊的加熱進(jìn)程，除此之外，金屬網(wǎng)塊會進(jìn)行快速熱傳導(dǎo)，擴(kuò)展了加熱規(guī)模，進(jìn)步了氣- 固傳熱觸摸面積。但在實(shí)踐制作中還需求對加熱棒和網(wǎng)塊之間進(jìn)行***緣處理，或許在加熱棒外部套入隔網(wǎng)，防止觸碰導(dǎo)電。通過實(shí)驗(yàn)測驗(yàn)，在氣量3000m3/h，氣體出口溫度丈量截面點(diǎn)溫度相差5%，全體加熱區(qū)域氣體阻力***約30~50Pa，氣流均勻性較***。

3.3 催化燃燒催化劑技術(shù)剖析

關(guān)于氣流在催化劑中的相關(guān)狀況和要求，在上述（二）中已部分介紹。除前述外，對催化劑設(shè)計(jì)和改造上還需求考慮以下重要的環(huán)節(jié)。

（1）處理廢氣量應(yīng)削減。廢氣量增***，若要到達(dá)規(guī)則去除率，在催化劑去除才干不變的狀況下，需求添加催化劑的用量，但現(xiàn)在市場來看，作用較***的催化燃燒催化劑單價(jià)（元/m3）均在十幾萬元，會添加設(shè)備的本錢。在實(shí)踐操作中，能夠先對廢氣的VOCs進(jìn)行濃縮預(yù)處理（濃縮操作需求低于爆破極限），再通過脫附操作將VOCs 脫附出來（脫附濃度也需求低于爆破極限），以下降設(shè)備的運(yùn)用出資本錢和操作。

（2）在催化劑用量核算上，需求歸納考慮到催化劑的類型、VOCs的組成、反應(yīng)溫度等要素，不能只參照某一要素考慮。

（3）催化劑挑選應(yīng)謹(jǐn)慎。比方催化劑對含鹵素氣體要求較高，需***先對該種廢氣進(jìn)行預(yù)處理，但是這樣會******添加處理本錢，因而要在工藝***化、本錢歸納核算之后才能確認(rèn)催化劑。關(guān)于可能會導(dǎo)致催化劑中毒的物質(zhì)，需求對中毒物質(zhì)進(jìn)行預(yù)先去除。

（4）催化劑運(yùn)用進(jìn)程中，需求堅(jiān)持外表潔凈，即定時(shí)對催化劑進(jìn)行清洗作業(yè)。能夠選用壓縮空氣、過熱蒸汽、洗滌劑等方法進(jìn)行清洗。關(guān)于廢氣中含有少數(shù)的有機(jī)顆粒，在低于設(shè)計(jì)溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)操作時(shí)，不徹底燃燒易導(dǎo)致催化劑外表結(jié)碳，阻塞催化劑活性位，下降了催化劑運(yùn)用功率，此刻通入高溫蒸汽能夠通過重整反應(yīng)，去除積碳，能夠復(fù)原催化劑的活性。

（5）在催化劑原料上，***選用導(dǎo)熱功能高的材料，比方全體式催化劑選用鋁金屬基（如圖2 所示），因?yàn)殇X金屬材料自身導(dǎo)熱功能高，加熱后的氣體通過金屬催化劑床層，催化劑活性組分能夠敏捷被起燃，催化功率很高。經(jīng)測驗(yàn)，在設(shè)備實(shí)踐調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，催化劑被起燃的時(shí)刻能夠縮短50%~60%（與堇青石全體式蜂窩催化劑進(jìn)行比照），別的金屬原料蓄熱才干低，這樣催化劑出口氣體的溫度會得到必定的提高，在必定的程度上熱量能夠得到更***的收回運(yùn)用。

（6）催化劑的裝填也會對氣體的活動散布和催化劑床層溫度散布發(fā)生影響。在裝填中需求考慮到催化劑的密實(shí)性，裝填中要求均勻裝填，嚴(yán)密共同，無空地，催化劑床層邊壁保溫。在全體式催化劑層與層間以及催化劑床層邊際處能夠恰當(dāng)?shù)奶砣攵嗫啄透邷鼐d，既能夠防止因?yàn)閷娱g孔道的錯位、邊際空地導(dǎo)致的氣流上的不均勻性和壁效應(yīng)導(dǎo)致的氣體溝流、短流等現(xiàn)象，一起邊壁添入耐高溫綿之后會對設(shè)備起到必定的保溫作用。別的全體催化劑裝填前需求檢測，檢測成果上需求契合相關(guān)檢測規(guī)范。

蜂窩孔道截面形狀、孔徑、孔密度等參數(shù)的設(shè)計(jì)也很重要，這關(guān)系到氣阻，氣流均布性、氣體的停留時(shí)刻、轉(zhuǎn)化功率等重要參數(shù)?？讖教暨x越小，氣阻越***，停留時(shí)刻越短，轉(zhuǎn)化功率較低，但廢氣處理量***。

 

四、結(jié)語

綜上所述，改造后的接連催化燃燒器與傳統(tǒng)的蓄熱RCO 比較，具有占地面積小、運(yùn)轉(zhuǎn)接連、電控要求低一級長處。因?yàn)樵O(shè)備具體結(jié)構(gòu)較多，本文中從流體動力學(xué)工程、催化工程、傳熱工程等多角度，對重要的廢熱交流器、加熱結(jié)構(gòu)、催化燃燒催化劑技術(shù)進(jìn)行淺層的剖析。能夠看出，在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，都需求對進(jìn)程要素進(jìn)行***化，既要考慮到設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，又要考慮到制作企業(yè)的出產(chǎn)本錢和被施行企業(yè)方實(shí)踐的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢。在技術(shù)快速開展的今日，咱們能夠運(yùn)用現(xiàn)代核算機(jī)技術(shù)進(jìn)行輔佐模仿設(shè)計(jì)***化設(shè)備參數(shù)，在必定程度上能夠節(jié)約時(shí)刻，提高***化作用。