催化燃燒設備的性能要求及工藝流程分析

催化燃燒是借助催化劑在低溫(200～400℃)下，實現對可燃物的氧化，其實質是活性氧參與的氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，而催化劑表面具有吸附作用，使反應物分子在催化劑表面富集，從而提高反應速率，加快反應速度。廢氣在催化劑的作用下，可以在較低的點火溫度下無焰燃燒，氧化成CO2和H2O。同時，大量的熱能被釋放出來凈化廢氣。

催化劑是催化燃燒法的核心，一種好的催化劑要具備催化、熱穩定性好、、壽命長等特性。

1、催化劑的活性好壞直接影響催化燃燒的化學轉化率。催化燃燒設備而轉化率不僅與催化活性材料自身的活性有關，而且與催化載體的物理形狀有著直接關系。所以，在選擇適應的催化活性材料的同時，還需要考慮催化載體的物理形狀，催化劑有較高的活性，達到催化燃燒凈化的目的。

2、熱穩定性好。由于廢氣的溫度隨時變化，如果催化劑不能適應指定范圍內的溫度變化，催化劑的性能就會下降，凈化效率就會降低。因此，催化劑應具備適應指定范圍內的溫度變化。

3、在催化燃燒過程中，催化劑往往會因高溫、振動和氣流等因素的作用，使催化劑產生破裂和磨損，破裂和磨損會造成催化劑的活性降低，增加催化劑床層的壓降，影響凈化效果。

4、壽命長。催化活性材料大都比較昂貴，所以，設計時選用催化劑時應盡量使用壽命較長的催化劑。

廢氣處理設備應具備以下基本要求：

1、設備內氣體與液體應有足夠的接觸面積和接觸時間。

2、氣液兩相應具有強烈擾動，減少傳質阻力，提高吸收效率。

3、操作范圍寬，運行穩定。

4、設備阻力小，能耗低。

5、具有足夠的機械強度和能力。

6、結構簡單、便于制造和檢修。

催化燃燒工藝根據廢氣預熱方式及富集方式，催化燃燒工藝流程可分為3種。

（1）預熱式。預熱式是催化燃燒工藝的基本流程形式。廢氣溫度在100℃以下，濃度也較低，熱量不能自給，因此在進入反應器前需要在預熱室加熱升溫。燃燒凈化后氣體在熱交換器內與未處理廢氣進行熱交換，以回收部分熱量。該工藝通常采用煤氣或電加熱升溫至催化反應所需的起燃溫度。

（2）自身熱平衡式。當廢氣排出時溫度高于起燃溫度（在300℃左右）且物含量較高，熱交換器回收部分凈化氣體所產生的熱量，在正常操作下能夠維持熱平衡，無需補充熱量，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。

（3）吸附-催化燃燒。當廢氣的流量大、濃度低、溫度低，采用催化燃燒需耗大量燃料時，可先采用吸附手段將廢氣吸附于吸附劑上進行濃縮，然后通過熱空氣吹掃，使廢氣脫附成為廢氣（可濃縮10倍以上），再進行催化燃燒。此時，不需要補充熱源，就可維持正常運行引。

對于催化燃燒工藝的選擇主要取決于：

（1）燃燒過程的放熱量，即廢氣中可燃物的種類和濃度；

（2）起燃溫度，即組分的性質及催化劑活性；

（3）熱回收率等。當回收熱量超過預熱所需熱量時，可實現自身熱平衡運轉，無需外界補充熱源，這是比較經濟的。