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voc催化燃烧装置_vocs催化燃烧设备

含VOCs废气进入装置入口,经过滤器过滤后进入换热器室进行热交换,再进入燃烧器室对废气进行预加热(燃烧用氧气为废气中所附有的空气,也可通过旁路风阀补充空气),待加热至...


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产品介绍

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  voc催化燃烧装置

  1 介绍

  催化燃烧装置是一种通过氧化催化剂对加热至一定温度的废气催化氧化,使其生成无害的 CO2 与 H2O 的工艺设备。与传统蓄热燃烧、直燃式热氧化炉相比,具有热耗低、处理效率高(≥95%)的特点。常用的催化燃烧装置根据氧化催化剂的最佳工作温度(250~400 ℃),可实现低温氧化废气中的 VOCs,并大大节省处理废气的运动成本。

  1.1 原理

  催化燃烧装置的结构及处理流程如图 1 所示。含 VOCs 废气进入装置入口,经过滤器过滤后进入换热器室进行热交换,再进入燃烧器室对废气进行预加热(燃烧用氧气为废气中所附有的空气,也可通过旁路风阀补充空气),待加热至 350 ℃后由送风机将预热气体抽至催化剂室进行催化氧化。由于部分废气中附有硫、硅、磷等元素,会使贵金属催化剂中毒,所以预加热后的废气在进入催化剂室前需进行预处理。当处理后的废气进入催化剂室并与氧化催化剂接触时,催化剂将废气中的 VOCs 氧化分解成CO2 和 H2O。处理后的无害气体将被送入一次换热器,与从入口来的废气进行热交换,达到节约热源的目的。风机采用耐酷热的天气型号,放置于设备本体下游部分,目的在于使上游路径构成负压,防止气体泄漏。装置排气口预设取样孔,用于对处理后的废气进行成分检测。

  1.2 催化燃烧装置安全性预防

  由于催化燃烧装置在燃烧室中采用明火对废气进行预热,所以需考虑废气的相关安全措施:(1)废气中 VOCs 含量需控制在 LEL(爆炸下限)的 25%以下,以防止爆炸或火灾。(2)回火控制:为防止回火,在设计管道尺寸时应使废气的最低流速始终大于回火速度,或在前期管道主路设置减压阀,使进气压力始终高于下游气体压力。(3)其他安全措施:采用回火防止器、稀释空气等方法。(4)设置轻故障或重故障报警及安全联锁控制系统,当有回火情况发生时,蜂鸣器将发出警报指示。

  1.3 优缺点

  催化燃烧废气处理技术是 20 世纪 40 年代末出现的。从 1949 年美国研制出世界上第一套催化燃烧装置到现在,该技术已广泛地应用于油漆、橡胶、塑料、树脂、皮革、食品和铸造等领域,也用于汽车尾气净化等方面。中国在 1973 年开始将催化燃烧法用于治理漆包线烘干炉排出的有机废气,随后又在绝缘用料、印刷工业等方面进行了研究,使催化燃烧法得到了广泛的应用。经过多年来的发展与改良,催化燃烧装置具有其特有的优势:(1) 可处理绝大多数VOCs 废气;(2)可将有机化合物氧化分解成无毒无害的 CO2 气体与 H2O;(3)分解效率高达 95%以上,无需作后续处理;(4)可在低温(200~400 ℃)下对 VOCs 进行分解,燃料耗费量低(节能);(5)催化剂使用寿命长,可根据入口气体的风量与 VOCs含量推断催化剂的使用时间,且催化剂可进行再生利用;(6)设备内为负压结构(风机设置在设备内部下游),可有效防止臭气渗漏;(7)具有高度安全性,能在低温下进行反应,无粉尘爆炸的危险;(8)处理效率在 99%以上(彻底除臭)。

  催化燃烧装置的缺点:(1)对于较大风量且低VOCs 质量浓度废气而言,处理费用相对过高,可协同沸石滚轮浓缩设备进行废气浓缩后再作催化氧化处理;(2)用于处理 VOCs 的氧化用催化剂当遇见硫、磷、硅等物质时会发生催化剂中毒现象,所以需要设置预处理步骤。

  1.4 催化燃烧装置运动参数

  催化氧化装置的大小由最大处理风量来决定,平常最大处理风量可达到 30 000 m3/h(标准状态下,下同),根据处理废气中 VOCs 的质量浓度与成分对催化剂种类与用量进行选择。由于催化剂氧化处理的最合适温度在 350 ℃左右,所以需通过燃烧室对废气进行预加热。为防止温度过高或过低导致工况温度异常,可将热电偶信号输送至可编程逻辑控制器(PLC)控制盘面板以便于监测与读数,并设置温度警报以防酷热的天气下催化剂烧焦或低温下催化剂处理活性过低的现象发生。燃烧器用加热燃料平常采用液化天然气(LNG)或液化石油气(LPG),如果部分厂区因消防原因无以上燃料供应,也可采用电加热的方法进行废气加热。根据燃料不同热值与所处理废气的风量大小、入口温度等参数进行热量衡算,确认燃气的用量。由于所处理的废气中附有 VOCs 成分,其本身在燃烧过程中也能够提供一定的热量,经验上认为当 VOCs 质量浓度达到 2 000 mg/m3 左右时所产生的热量能够满足燃气外加的热能需求。该部分热量需要考虑在热量衡算中,以免温度过高导致催化剂被烧毁的现象发生。综上所述,废气流量、燃气流量、入口出口温度及燃烧室温度均为必要监控的运动参数。

  1.5 催化剂选择与使用

  催化燃烧装置采用的氧化催化剂多为铂(Pt)贵金属型用料,其最佳使用温度在 350 ℃左右,形状大多为粉末状或蜂窝状。平常催化剂的使用期限在 5年左右,这需要根据待处理气体的浓度与成分而定。可对达到使用年限的催化剂进行再生处理,再生后的催化剂可循环使用。还有,在选择氧化催化剂前需要对处理废气的风量、组分与浓度进行相关确认。组分决定氧化催化剂的种类,风量与浓度决定催化剂的用量。平常每种催化剂均有相应的空速比(SV),可根据相关数据推算出触媒的大致用量,计算公式见式(1)。

  当中:v 为催化剂空速,h-1;Q 为处理废气量,m3/h;Vc为催化剂用量,m3。

  例如:某蜂窝状催化剂的 SV 值为 35 000 h-1(查表),风量为 4 200 m3/h,则可算出催化剂用量约为 0.12 m3。

  1.6 处理效率

  催化燃烧处理装置的效率在最适宜温度(350℃左右)下可达到 95%以上,入口废气的浓度不同处理效率有所不同,浓度越高处理效率越高[3]。影响处理效率的因素包括:(1)催化剂中毒(附有硫、磷、硅等的化合物);(2)温度过低,催化剂活性不足。

  当处理废气中附有容易使催化剂中毒的物质时,可在催化剂室前设置前处理设备,即增加前处理催化剂。工程中常采用蜂窝状的陶瓷类前处理剂来去除硫等物质。一样,废气的组成不同,前处理剂的选择也不同。还有,当温度过低时,氧化催化剂对废气中 VOCs 的氧化效率会大幅减弱,所以需要在装置中设置热电偶及传感器,使即时温度能及时显示在 PLC 盘柜显示屏中,并设置低温轻故障警报,当温度过低时自动点燃燃烧加热器进行升温。

  2 催化燃烧装置应用案例与效果分析

  催化燃烧装置采用催化剂对废气中的 VOCs 物质进行催化氧化,并构成无毒无害的 CO2 与 H2O。由于其处理效率高及操作、维护方便,已在化工、制药、食品等领域广泛运用。

  2.1 催化氧化装置应用实例

  目前中国各省采用的 VOCs 测试标准主要为天津地标,即 DB 12/524—2014《工业企业挥发性有机物排放控制标准》,测试方法采用 HJ 734—2014《固定污染源废气挥发性有机物的测定 固相吸附 - 热脱附 / 气相色谱 - 质谱法》;相比于先前通过非甲烷总烃(NMHC)来对废气处理质量进行评价,天津地标重点对苯、甲苯、二甲苯与 VOCs(24 项)指标进行测试。VOCs 测试方法 HJ 734—2014 中主要挥发性有机物的测试内容为:丙酮、异丙醇、正己烷、乙酸乙酯、苯六甲基二硅氧烷、3- 戊酮、正庚烷、甲苯、环戊酮、乳酸乙酯、乙酸丁酯(醋酸丁酯)、丙二醇单甲醚乙酸酯 、乙苯、对 / 间二甲苯、 2- 庚酮、苯乙烯、邻二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1- 癸烯、2- 壬酮、1- 十二烯等。

  某绕组线行业生产线所排放的废气未经处理时(装置入口处)及经过催化燃烧装置处理后出口气体各成分质量浓度的对比数据,装置处理风量为 15 000 m3/h,入口废天天气温度度度为常温状态,检测方法采用 HJ 734—2014。

  2.2 效果分析

  根据对出口废气成分与质量浓度的检测得知,废气中的苯、甲苯、二甲苯及 VOCs24 项测试结果均符合标准要求(印刷行业 50 mg/m3 以下),催化燃烧装置的 VOCs 处理效率高达 99.2%,满足国家大气污染治理相关文件中催化燃烧装置处理效率大于95%的要求。

  vocs催化燃烧设备

  跟随国家对环保检查的日趋严格以及国家和省市VOCs排污标准出台,企业对VOCs废气管理越来越重视,单一的废气管理工艺已经难以满足环保要求,建议 采纳组合废气管理工艺。

  鉴于皮革生产创造过程中VOCs废气排放量大、浓度低、污染成分复杂的实际情况,近期,清远某皮革厂结合VOCs废气管理方面的相关经验,安装了rco催化燃烧设备,有针对性地管理VOCs,做到连续达标排放。

  rco催化燃烧设备安装在客户厂区

  rco催化燃烧设备可将VOCs废气氧化分解成二氧化碳和水,达到VOCs废气管理目的,净化后的VOCs废气经烟囱达标排放。燃烧后的热空气通过高效换热器进行温度下降,温度下降后的气体部分排放,部分用于活性炭脱附再生以达到废热利用和节能的目的。

  rco催化燃烧设备VOCs净化效率可高达95%以上,对当前环保重点要求的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等VOCs废气管理有明显效果,而且起到能耗低、后期运动成本低、安全方便且无二次污染的优点,已经更多地应用于VOCs废气管理中。