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發布時間:2020-11-06 07:27  
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VOCs 治理有較多措施, 其治理方法包括源頭減量、中間控制和末端處理等。目前,我國以末端治理為主。
末端治理技術一般分為破壞性處理和回收性處理,破壞性處理主要包括催化燃燒法和焚燒處理法,回收性處理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分離法等。回收性處理因其技術手段還不成熟,成本較高,目前沒有大規模應用。焚燒法是直接將 VOCs 通入焚燒爐中,在爐內充分燃燒,產生二氧化碳和水。該方法成本較低,運用范圍較廣,技術線路也比較成熟。催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候加入某種催化劑,降低 VOCs 的燃點, 使 VOCs 能夠充分燃燒,最終生成二氧化碳和水,實現直排。當前常用催化劑種類有 Cu、Fe、Ti 等非與 Pd、Au、Pt等兩大類。焚燒處理法和催化燃燒法在 VOCs 治理中占據核心地位,因其分解氧化徹底、治理效率高而得到廣泛應用,其中催化燃燒法因無明火、節能、氧化溫度低而得到廣泛應用。催化燃燒是一種涉及氣—固兩相的化學反應,其本質機理為在有活性氧參與的條件下發生的深度氧化反應。在反應過程中,加入催化劑可以顯著降低反應所需的活化能,VOCs 富集在催化劑表面,在較低燃燒溫度下發生無焰燃燒,最終分解為二氧化碳和水,同時釋放出大量的熱。其化學反應方程式如下:CnHm (n m/4) O2→ n CO2 m/2 H2O 能量在催化劑的作用下,VOCs 可以在較低溫度下充分燃燒,生成二氧化碳和水,去除率高達 90%。催化燃燒法具有能耗低、運行可靠穩定、無二次污染等突出優點,在歐美國家已得到廣泛推廣應用。在我國,催化燃燒法也是處理 VOCs 的主要手段,其應用比例約為 55%。目前,催化燃燒法已經成為處理 VOCs 的主流。
催化燃燒是一種高效的廢氣處理方法,它的主要原理是用催化劑使廢氣中可燃物質在較低溫度(通常是200-400℃)下氧化分解的凈化方法。這種方法能耗少、操作簡單、安全、凈化效率高,非常適合化工、噴漆、絕緣材料、涂裝生產等行業的應用。
催化燃燒的基本原理如下:催化燃燒借助催化劑,將有機廢氣在較低的起燃溫度下,發生無焰燃燒,并氧化分解為二氧化碳和水,同時放出大量熱量。
有機廢氣溫度高且有機物含量較高,通常只需要在催化燃燒反應器中設置電加熱器供起燃時使用,通過熱交換器回收部分凈化氣體所產生的熱量,正常操作下就能夠維持熱平衡,不需要補充熱量.
當有機廢氣的流量大、濃度低、溫度低、采用催化燃燒需消耗大量的燃料時,可先采用吸附手段將有機廢氣吸附于吸附劑上并進行濃縮,然后通過熱空氣吹掃,使有機廢氣脫附成為高濃度有機廢氣(可濃縮10倍以上)后再進行催化燃燒。不需要補充熱源就可以維持正常運行。
催化燃燒裝置是一種通過氧化催化劑對加熱至一定溫度的廢氣催化氧化,使其生成無害的 CO2 與 H2O 的工藝設備。與傳統蓄熱燃燒、直燃式熱氧化爐相比,具有熱耗低、處理效率高(≥95%)的特點。常用的催化燃燒裝置根據氧化催化劑的工作溫度(250~400 ℃),可實現低溫氧化廢氣中的 VOCs,并大大節省處理廢氣的運行成本。
1.1 催化燃燒裝置原理
催化燃燒裝置的結構及處理流程如圖 1 所示。含 VOCs 廢氣進入裝置入口,經過濾器過濾后進入換熱器室進行熱交換,再進入燃燒器室對廢氣進行預加熱(燃燒用氧氣為廢氣中所含有的空氣,也可通過旁路風閥補充空氣),待加熱至 350 ℃后由送風機將預熱氣體抽至催化劑室進行催化氧化。由于部分廢氣中含有硫、硅、磷等元素,會使催化劑,因此預加熱后的廢氣在進入催化劑室前需進行預處理。當處理后的廢氣進入催化劑室并與氧化催化劑接觸時,催化劑將廢氣中的 VOCs 氧化分解成CO2 和 H2O。處理后的無害氣體將被送入一次換熱器,與從入口來的廢氣進行熱交換,達到節約熱源的目的。風機采用耐高溫型號,放置于設備本體下游部分,目的在于使上游路徑形成負壓,防止氣體泄漏。裝置排氣口預設取樣孔,用于對處理后的廢氣進行成分檢測。