催化燃烧工艺原理
催化燃烧是典型的气—固相催化反应,它在催化剂的作用下降低反应的活化能,使其在较低的起燃温度250~350℃下进行无焰燃烧,在固体催化剂表面有机物质发生氧化,同时产生CO2和H2O,并放出大量的热量,因其氧化反应温度低,所以大大地抑制了空气中的N2形成高温NOx。而且由于催化剂有选择性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物的氧化过程,使其多数形成分子氮。
催化燃烧工艺设计
本研究选取贵金属钯为催化剂、陶瓷填料为载体,配置催化燃烧装置一套。主要研究在设计处理风量为2500m3/h、催化燃烧设计燃烧温度为250℃、不同催化剂用量对VOCs去除效率的影响。
设计工艺流程如下图所示:
有机废气通过风机进入催化燃烧设备的旋转四通阀,,进而通过陶瓷材料填充层(底层)预热达到催化氧化所设定的温度后,这时其中部分污染物氧化分解;废气继续通过加热区升温,并维持在设定温度;其再进入催化层完成催化氧化反应,即反应生成CO2和H2O,并释放大量的热量,以达到预期的处理效果。
催化性能影响因素分析
不同进气浓度对催化性能的影响
以非甲烷总烃作为研究对象,其进气浓度在150mg/L-300mg/L范围内,设定进气风量为2500m3/h、空速为10000h-1、催化温度在250℃,用单因素试验法,考察非甲烷总烃进气浓度对催化性能的影响,试验结果如图2所示。
由上图可知,非甲烷总烃的进气浓度对催化性能有一定影响,当非甲烷总烃的进气浓度低于200mg/L时,其去除率不大于90%;当进气浓度上升到200mg/L以上其催化性能趋向稳定,去除率超过96%。原因可能是当进气浓度较低时,过低的浓度在没有添加助燃剂的情况下,燃烧不充分,只有当进气浓度达到一定值,在设定的试验条件下,催化燃烧反应充分,继续加大进度浓度,催化性能变化幅度不大。
设定进气风量为2500m3/h、空速为10000h-1、进气浓度为210mg/L,使用单因素试验法,考察不同催化温度对催化性能的影响。具体试验结果见图3。