催化燃烧装置(CatalyticOxidizer,简称CO),主要是利用催化剂来改变反应条件以达到在较低条件下去除有机物的净化装置,催化燃烧装置内所发生的的气-固相催化反应的实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化净化过程中,催化剂用来降低化学反应的活化能,使反应条件更有利于所能控制的条件。借助催化剂的作用使废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并将其氧化分解为无害的C02和H20,同时放出大量的热能,从而达到去除废气中有害物质的目的。化学反应方程式为:
结构组成
阻火过滤器——由特制的多层丝网组成,可阻止火焰通过,过滤掉气体中较大污物,是本净化装置的安全装置之一;
换热器——板式结构,它的作用是利用催化反应放出热量,加热进气,提高热能利用率,减少加热电能;
预热室——由电热管加热,提高进气温度达到催化反应条件;
热电阻——利用镍铬考钢带不锈钢保护管的热电阻;
催化床——由多层蜂窝状(块状)催化剂组成,为本净化装置的核心;
防器——为模片泄压孔式,当设备运行发生意外事故时,可及时裂开泄压,防止意外事故发生;
整个催化燃烧设备为整体,将热交换器、预热装置、催化反应室组成一个整体,形成一个体积小、结构紧凑、气流运行流畅的有机体。设备上配套了两个温度控制点,电加热温度和有机气体氧化分解温度;整个设备中加热温度设置为250~280℃,反应温度设置为400℃,为了保证催化剂的使用寿命,整个装置的高工作温度为450℃。
设备四周采用耐高温阻燃的保温材料保温,厚度为100mm,保证外壳温度小于50℃。
石油化工、油漆、电镀、印刷、涂料、轮胎制造等工业的生产过程中都涉及到有机挥发化合物的使用和排放。有害的有机挥发物通常是烃类化合物、含氧有机化合物、含氯、硫、磷及卤素有机化合物,这些挥发性有机物如不经处理直接排入大气会造成严重的环境污染。传统的有机废气净化处理方法(如吸附法、冷凝法、直接燃烧法等)均存在缺陷,如易造成二次污染等。为了克服传统有机废气处理方法的缺陷,人们采用催化燃烧方法来对有机废气进行净化处理。
废气处理设备催化燃烧法便是先将蓄热体加热后,再通入氛围,并将氛围加热到高温,送入炉内与烟气混淆后,再与燃料混淆燃烧,通常高温氛围温度大于1000℃。蓄热燃烧,蓄热室必须是成对的,经过一个周期反应后,通过换向阀,使两个蓄热室作用互换。催化燃烧可以使燃料在较低的温度下实现完全燃烧,对改善燃烧过程、降低反应温度、促进完全燃烧、抑制有毒有害物质的形成等方面具有极为重要的作用,是一个环境友好的过程,其应用领域不断扩展,已广泛地应用在工业生产与日常生活的诸多方面。可以大概在大水平上接纳高温烟气的显热,即实现了极限余热接纳。通过构造贫氧状态下的燃烧,高温热力氮氧化物NOx的大量生产。在现实应用中,产生了明显的经济效益和社会效益。
1836年,贝采尼乌斯(J.J.Berzelius)提出了“催化”和“催化剂”的概念,于是人们对催化现象的观察和系统研究也于19世纪开始了。1895年奥斯特瓦尔德(W.Ostwald)从理论上推断出了“在可逆反应中,催化剂仅能加速化学反应,而不能改变化学平衡”而获得了1909年度的诺贝尔化学奖。20世纪初,催化合成氨技术的工业化,使催化原理的研究出现了一个高峰,也可以说是催化化学中的里程碑。