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催化燃烧设备介绍

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。因为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。催化燃烧设备或装置先容:催化燃烧装置是指在催化剂作

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。因为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。


催化燃烧设备或装置先容:催化燃烧装置是指在催化剂作用下燃烧的装置或设备。催化燃烧装置的工作原理是:借助催化剂使有机废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧,使有机废气分解为无毒的二氧化碳和水蒸汽。催化燃烧器电控制系统由PLC控制器、文本显示器、变频调速器、点火器、紫外线传感器、热电偶等电控设备以及风机,另外由零压阀调节燃气与空气的比例。词条还举例先容了HC型系列有机气体催化燃烧装置和LF-VC型直接催化分解氧化装置,以及催化燃烧装置使用中的不安全因素以及治理措施。

催化燃烧


催化燃烧过程


在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。因为催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300~450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,进步了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而天生CO2和H2O,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。


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门组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经由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开释出部门热量,再由烟囱排入大气。

光氧  催化




催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面题目:


1、气流和温度平均分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布平均,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室必须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利便的模屉结构,便于清洗和更换催化剂载体。


3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用自然气作辅助燃料,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,假如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。因为催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,不管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。但操纵温度往往受某些前提的限制,如催化剂的耐热温度、高温材料的获得,热能的供给,以及是否伴有副反应等。因而实际出产中应根据实际情况恰当地选择。


催化剂




催化剂是一种能改变化学反应速度,而在反应前后其本身的化学性质没有改变的物质。催化剂通常是由催化活性材料和催化载体构成。催化活性材料一般是金属或金属氧化物。其中珍贵金属催化剂主要有铂、钯和钌等,普通金属催化剂主要有铜、铬、镍、钒、锰、铁、钴等金属及氧化物。催化载体是多孔材料,主要作用是使活性材料具有大的体表面积。催化载体分为金属载体、陶瓷载体和炭纤维载体。金属载体一般是以镍或镍铬合金为载体做成的带、片、丸、丝等外形,通过 “电镀”或 “化学镀”(即溶液浸渍)将铂、钯镀在这些载体上,并制成便于装配、拆卸的模屉。以陶瓷为载体的催化剂,一般是以硅—铝氧化物为载体,其结构有片粒状和蜂窝状两种。一般在陶瓷结构上涂敷一层仅0.13mm厚的α-氧化铝薄层,把活性的铂、钯等金属催化剂以微晶状态沉积或分散在多孔的氧化铝薄层中,并制成便于装配、拆卸的模屉。炭纤维载体可制作成线状、毡状、网状等外形,在载体上涂敷催化活性材料,制成便于装配、拆卸的模屉。


机能要求


催化剂是催化燃烧法的核心,一种好的催化剂必需具备催化活性高、热不乱性好、强度高、寿命长等特性。


1、活性高。催化剂的活性好坏直接影响催化燃烧的化学转化率。而转化率不仅与催化活性材料自身的活性有关,而且与催化载体的物理外形有着直接关系。所以,在选择适应的催化活性材料的同时,还必需考虑催化载体的物理外形,保证催化剂有较高的活性,达到催化燃烧净化的目的。


2、热不乱性好。因为废气的温度随时变化,假如催化剂不能适应一定范围内的温度变化,催化剂的机能就会下降,净化效率就会降低。因此,催化剂必需具备适应一定范围内的温度变化。


3、强度高。在催化燃烧过程中,催化剂往往会因高温、振动和气流等因素的作用,使催化剂产生破裂和磨损,破裂和磨损会造成催化剂的活性降低,增加催化剂床层的压降,影响净化效果。


4、寿命长。催化活性材料大都比较昂贵,所以,设计时选用催化剂时应尽量使用寿命较长的催化剂。


催化燃烧应用


催化燃烧合用于含有可燃气体、蒸气等有毒有害气体的净化,但对于含有大量尘粒、雾滴等有毒有害气体,轻易引起催化床层的堵塞,使催化活性下降,从而降低净化效率。催化燃烧净化方法,几乎合用于所有排放烃类或有臭味化合物的产业出产过程。


催化燃烧系统原理


然气燃料具有热值高、大气污染排放物少的长处,在一般情况下,自然气的燃烧仍旧会排放一定量的NO因为NO,具有对环境污染的影响,因此很有必要降低自然气燃烧过程中N0,的排放量。近十多年的研究表明,催化燃烧技术完全可能解决上述题目,可以使得燃气燃烧达到低排放的尺度,近于零排放,同时可以有效进步炉膛内热效率 [3] 。


燃烧器工作原理是当需要改变燃烧功率时,通过调节进入燃烧系统的混合燃气量来改变整个系统的能量。


催化燃烧系统




目前,国产催化燃烧装置的工作流程为:


1、废气前处理设备


2、气一气换热器


3、预热室


4、催化反应器


5、气一气换热器


6、净化气体排空


电控制系统


组成及功能


催化燃烧器电控制系统由PLC控制器、文本显示器、变频调速器、点火器、紫外线传感器、热电偶等电控设备以及风机,另外由零压阀调节燃气与空气的比例。催化燃烧电气控制系统工作过程分为三个状态:燃烧器工作状态、休止状态及参数设定状态。在工作状态中又分为点火过程和燃烧过程。由安装的热电偶检测出温度,送文本显示器显示。PLc具有模拟量输入、输出模块,检测火焰燃烧信号和热电偶温度信号,将检测到的信号与设定的信号经由比较运算后,通过0~10 V电信号控制变频器的输出频率来调整风机的转速,保持燃烧器的燃烧温度,这就是构成以设定温度为基准的控制系统;自动检测燃烧器温度信号与设定的温度比较,输出各类报警信号或直接停机。显示器可以显示燃气流量、燃烧温度和变频器输出频率。设定参数和工作状态等信息;可以通过显示器在线调整运行温度参数,修改设定温度控制风机的运行。该系统还设有多种保护功能,尤其是较强的逻辑互锁功能,从而保证系统工作可靠,并且具有较为完善的控制功能。


工作原理


该系统工作过程主要划分为三种状态参数设定、燃烧运行和燃烧休止。


1.参数设定状态


此状态为燃烧工作之前做好数据的预备。可根据需要分别设定点火温度和变频器起动时的频率,控制风机的风量。点火温度是为了保证点火过程的可靠性。起动频率保证催化燃烧器在刚点燃时的有焰燃烧,这时的燃烧比不易太低,风量不能过大。


2.燃烧运行状态


(1)燃烧起动过程


当控制系统在待命的状态下,接到输入的起动命令,将进入燃烧运行状态,首先是控制系统进行自检,之后进行前吹扫,变频器输出信号控制风机的旋转,空气风量由低速渐变为高速再逐渐变为低速,新鲜空气风吹过燃烧炉盘,以保证炉内没有残留燃气的存在,保证点火过程的安全可靠。详细操纵是变频器先起动,PLc模拟输出信号使变频器频率从起动设定频率开始上升,达到一定频率后保持一定时间后再下降,完成起动前的吹扫。之后,发出点火信号,高压点火器工作,同时打开点火管道的阀门,小火点燃。通过紫外线传感器的检测到期小火点燃后,打开主燃气阀门。这时催化燃烧炉盘进行有焰燃烧,直到检测温度信号达到设定的点火封闭温度,点火阀门封闭,完成点火过程,进入到燃烧调节阶段。


(2)燃空比的调定


有文献表明,催化燃烧时的“燃气/空气比值”范围一般在4%~11%之间;在一定的燃烧前提之下,燃/空比为6%时,自然气就能实现较好的催化燃烧效果,燃烧系统就可以得到最大的热效率,同时又能取得较好的排放效果。


本系统的燃气一空气比的调节是通过零压阀实现的。当改变风机的空气风量时,燃/空比也能随之被改变,以达到催化燃烧器燃烧工作的要求。在起动时只要调节输出变频器的频率就能达到点火时要求的从有焰燃烧到催化燃烧的燃/空比的变化。


(3)燃烧温度调节


燃烧器温度调节可以通过文本显示器的键盘输入,改变变频器的输出频率,调节适当的风量。当风量增大,燃烧温度超过设定值,则PLc控制变频器降低输出频率,减少出风量来不乱燃烧器的温度。若变频器输出频率低于设定值(风机出风量频率,设为5 Hz),而出风量仍高于设定值时,PLc开始计时,若在一定时间内,降低到设定值,PLc抛却计时,继承变频调速运行;若在一定时间内温度仍高于设定,PLc将继承调节,直至达到设定值。由PLc经PID运算后控制变频器的频率输出;如温度不够,则频率上升,延时保持一定时间。反之亦然。


3.燃烧休止状态


燃烧器的休止是在接受到文本显示器发来的休止命令,首先将主燃气阀关断,然后,系统进行后吹扫,进行驱散残余燃气,并对燃烧盘进行强制风冷降温。经由一段时间之后,封闭风机,变频器休止工作,完成燃烧器停机过程。


分解氧化装置


原理说明


将有机废气直接引入催化燃烧装置,在开始阶段需通过电加热器将其温度升高至反应需要的温度,废气在催化催化剂作用发生氧化放热反应天生无害的H2O和CO2,分解后开释出的热量通过热交换器加热进入催化床的有机废气,当有机废气的浓度达到一定的浓度时,放热和热交换所需要热量达到平衡,无需电加热,通过自身平衡处理掉高浓度有机废气。上述过程可通过PLC系统控制柜全自动操纵 [5] 。


催化分解法已成为净化高浓度有机废气的有效手段,特别相宜管理喷涂、油墨印刷等在烘干过程中排出的高浓度有机废气。因烘干废气温度和有机物浓度都较高,对分解反应及热量回收有利,减少设备运行及投资用度。


设备特点


1. 适合处理高温、高浓度、连续性产生的有机废气


2.不产生二次污染,设备投资及运行用度低;


3.催化低温分解,预热时间短,能耗低,催化剂使用寿命长,催化分解净化率高达97%以上;


4.设备运行不乱,可靠,流动件少,检验系统配备完善,操纵维修利便;


5.整个运行过程中实现全自动化PLC控制,利便,可靠;


6.系统安全举措措施完善,配有阻火器,泄爆口,运行时泛起的异常情况将报警并自动停机。


催化燃烧装置


有机气体催化装置目前第六代产品已被海内外用户广泛地使用,取得了明显的环境效益、经济效益和社会效益。该产品采用了IEC—439国际尺度出产。该产品以优良的机能、可靠的质量,获得了众多的殊荣,深受新老用户的一致好评 。


有机气体催化装置目前第六代产品已被海内外用户广泛地使用,取得了明显的环境效益、经济效益和社会效益。该产品采用了IEC—439国际尺度出产。该产品以优良的机能、可靠的质量,获得了众多的殊荣,深受新老用户的一致好评 [6] 。有机气体催化装置目前第六代产品已被海内外用户广泛地使用,取得了明显的环境效益、经济效益和社会效益。该产品采用了IEC—439国际尺度出产。该产品以优良的机能、可靠的质量,获得了众多的殊荣,深受新老用户的一致好评 [6] 。


产品结构特点


设计独特,布局公道、被泛博用户和专家总结出以下特点:


1 .操纵利便:设备工作时,实现自动控制。


2 .能耗低:设备启动,仅需15~30分钟升温至起燃温度,耗能仅为风机功率,浓度较低时自动补偿。


3 .安全可靠:设备配有阻火除尘系统、防爆泄压系统、超温报警系统及提高前辈自控系统。


4 .阻力小,净化率高:采用当今提高前辈的贵金属钯、铂浸渍的蜂窝状陶瓷载体催化剂,比表面积大。


5 .余热可回用:余热可返回烘道,降低原烘道中消耗功率;也可作其它方面的热源。


6 .占地面积小:仅为同行业同类产品的70%~80%,且设备基础无特殊要求。


7 .使用寿命长:催化剂一般8000小时更换,并且载体可再生。


设备应用范围


1. 可用于有机溶剂的净化处理(苯、醇、酮、醛、酯、酚、醚、烷等混合有机废气)。


2. 合用于电线、电缆、漆包线、机械、电机、化工、仪表、汽车、自行车、摩托车、发念头、磁带、塑料、家用电器等行业的有机废气净化。


3. 可用于各种烘道、印铁制罐、表面喷涂、印刷油墨、电机绝缘处理、皮鞋粘胶等烘干流水线,净化各工序产生的有机废气。


工艺流程


本装置是利用催化剂做中间体,使有机气体在较低的温度下,变无害的水和二氧化碳。


选型及留意


1. 废气成分中,不含下列物质:


有高粘性的油脂类。


磷、铋、砷、锑、汞、铅、锡。


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. 设备安装场所无侵蚀性气体,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。


不安全因素


在产业出产中,有大量的含苯类、醇类、酮类等有机废气披发。危害工人的健康并污染环境。80年代以来,催化燃烧装置作为一种管理有机废气污染的手段,在我国取得了相称大的成效。但是,在催化燃烧装置的设计、加工、应用过程中,还存在一些潜伏的不安全因素。在北京、上海、沈阳等地就曾泛起过因安全措施不得力而发生起火、爆炸的事故。因此,应用催化燃烧装置的安全题目应引起足够的正视。


事故隐患,重时装置将发生火灾和爆炸。为此,国家应同一制定关于催化燃烧管理有机废气的浓度控制尺度或设计规范。除上述因素外,从技术角度考虑,以下几点不安全因素也值得留意:


一、有机气体的爆炸下限与温度有关。


通常,温度愈高,反应速度愈快,爆炸极限范围愈大。当进入催化燃烧装置的有机废气浓渡过大时,催化燃烧装置的温度将会升高,加之自前国产催化燃烧装置均未设置废气浓度检测和控制设备,而温度升高后的有机废气的爆炸下限值将比手册给出的值要小,再加上装置中有机废气成分混合的不平均性,在局部区域可能超过高温前提下废气的真实爆炸下限,则有爆炸的危险。


二、一般来讲,大多数有机废气中的有机成份在同样爆炸下限浓度下,所含的燃烧热值可视为相同值,每1%的爆炸下限值约含热值18.68千焦/牛·米勺假如完全燃烧,即热值全部用于使废气本身升温,则1%的爆炸下限值的废气燃烧可使废气升温15.3℃;当废气浓度达到25%的爆炸下限值时,可使废气本身温度升高。 [7]


 



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