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有机废气催化燃烧解决方案-化工厂废气处理

  催化燃烧处理方式是借助催化剂的催化作用对尾气中有机物进行低温高效、节能环保型的处理,从而实现达标排放的目的。催化燃烧反应是典型的气固相催化反应,其实质是在一定温度下,共同吸附于催化剂表面的有机物(VOC)与来自空气中的氧发生催化氧化反应,彻底氧化分解成无害的CO2和H2O,并反应热的过程。借助催化剂可大幅降低有机物的起燃温度,进行无焰燃烧,减少预热能耗及NOx的生成,其典型反应方程式为:

  工艺流程

  1、高浓度有机废气净化系统:

  高浓度有机废气中有机物总含量为4000mg/m3-mg/m3,系统包含预加热、换热、催化、PLC自控模块等。生产废气经有组织捕集后,吸入净化系统内的热交换器,进行热交换预加热后,吸入到加热室补加热(达起燃温度时停止加热),达起燃温度的废气被吸入催化床,发生催化氧化式无焰燃烧,燃烧效率通常可达99%以上,完全可以达标排放。净化后的高温烟气通过换热预加热入口废气至起燃温度,维持系统无加热功率运行。经预加热废气后的烟气如果温度较高,还可用来加热新风或水、产生水蒸汽等,达到热能回用,降低废气处理及生产能耗。风机停止,废气自动经变向三通排空。净化系统全自动控制加热、热交换、催化、风压变向排空功能。确保余热利用、催化燃烧达到最佳效果。

  2、中浓度有机废气净化装置

  中浓度有机废气中有机物含量范围为1000mg/m3-4000mg/m3,系统包含预加热、换热、催化、PLC自控模块等。生产废气经有组织捕集后,吸入净化系统内的热交换器,进行热交换预加热后,吸入到加热室补加热(达起燃温度时停止加热),达起燃温度的废气被吸入催化床,发生催化氧化式无焰燃烧,燃烧效率通常可达99%以上,完全可达标排放。净化后的高温烟气通过换热预加热入口废气至起燃温度,维持系统无加热功率运行。但是对于中等浓度废气而言,浓度最好较为稳定,而且对设备设计的合要求很高,否则预加热能耗较高,会导致处理费用大幅增加。

  3、低浓度有机废气净化装置

  低浓度有机废气中有机物含量范围为200~1000 mg/m3,系统包括吸附浓缩和催化燃烧两项功能,由吸附、预加热、换热、催化、PLC自控模块组成。设备正常运行后,生产废气被吸入多床式吸附系统,尾气中低浓度有机物为活性炭高效吸附,吸附后尾气达标排放;吸附器吸附一定容量有机物达饱和后,转入热风再生状态;同时备用吸附床转入吸附态,如此循环进行吸附、脱附、冷却操作,保持废气处理连续性;再生时脱附风机将来自催化床的热风送入待脱附吸附器,加热活性炭,使有机物从活性炭上吹脱下来,形成高浓(一般浓缩5~10倍,达4000~ mg/m3)有机废气,再经高温烟气及预加热模块预热至起燃温度,送入催化床,进行催化氧化式无焰燃烧,效率通常可达99%以上;高温烟气部分做为脱附热风循环利用,少量达标直排。系统过热或故障时,尾气自动切换至应急排空管,不影响正常生产。通过吸附浓缩技术使低浓度尾气处理实现了低能耗、低成本、无二次污染的高效处理。

  工艺特点

  ① 起燃温度低,达到一定浓度后不需外部供能自持运行,节省能源;

  由表1可见,有机废气催化燃烧与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗小的显著特点。合理设计情况下,基本可达到无需外部供能的自持运行。

  表1 催化燃烧与热力燃烧的比较

  燃烧形式起燃温度燃烧温度燃烧状态NOx产生其它有害物质产生催化燃烧200-400℃300-500℃低温无焰燃烧几乎没有无苯并芘、二噁英等致癌物热力燃烧600900℃600-800℃高温火焰中停留产生一定量有较高浓度上述致癌物生成

  ② 燃烧温度低,无焰燃烧,无NOx化合物产生;

  ③ 燃烧速率快,燃烧彻底,无苯并芘、二噁英等剧毒致癌物质产生;

  ④ 燃烧产物为无害的CO2和H2O,无固废、污水、废溶剂及废气等二次污染物;

  ⑤ 处理效率很高,一次处理完全达标率远高于其它处理方式;

  ⑥ 工艺设备简单,技术成熟,设备及维运成本低,单位废气处理成本低;

  ⑦ 合理设计的设备,运行安全可靠,性能稳定,PLC全自动运行,无需专人;

  ⑧ 适用范围广,适合高中低浓度、不同行业各类复杂、恶臭废气处理;

  ⑨ 设备结构紧凑,占地面积小。

  注意事项

  ① 低温状态下,大量的有机物进入催化床,造成催化剂“闷死”,导致暂时失活;

  ② 含硫、磷、砷、卤素化合物、重金属化合物会与活性成分反应,导致催化剂永久失活;

  ③ 灰尘、积炭、高沸粘性物附着于催化剂表面,覆盖催化剂活性位点,导致催化作用;

  ④ 高温会使催化剂载体及活性成分团聚或烧结,造成活性位数量大幅减少,最终失活;

  应对措施

  ① 低温“闷死”:正常运行前,催化床需先在新鲜风中预热至反应温度,方可通入有机物废气;

  ② 含硫等毒性物质存在:通过前处理手段除掉此类物质或者选用有相应抗性的催化剂;

  ③ 灰尘、积炭、高沸粘性物:做好除尘等前处理;

  ④ 超温:当催化床温度超过600℃时系统停止运行或者采用新风稀释、冷却降温;

  应用领域

  有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂覆、喷漆等行业排放的常见污染物,废气中常含有烃类化合物、含氧有机化合物、含氮、硫、卤素及含磷有机化合物等有毒、恶臭气体。这些废气如不加处理,直接排气将会对造成严重污染,危害人体健康。

  现今废气处理技术中,主要有燃烧、冷凝、吸附、膜处理技术等。除燃烧技术外,其它处理方法主要适合于较单一、废气工况较稳定的场合,而且可适用工况范围均较小。但是大多数工业废气存在复杂、工况波动大,回收价值不高的问题,对于这一类尾气最适合采用燃烧技术。另外,与普通的热力焚烧处理技术相比,催化燃烧技术具有很多优势,据市场分析数据,催化燃烧技术在有机废气环保处理技术中已占50~60%之多,成为主流成熟的废气处理技术。

  做为一种高效氧化技术,催化燃烧处理技术可以应用于绝大多数可燃有机物废气的处理中,而且适用浓度范围宽(200~mg/m3,1000mg/m3以下低浓度需要浓缩,mg/m3以上浓度需要稀释)。特别是尾气中的有机物不适合回收或者无回收价值时,通过催化燃烧技术可以高效、低成本处理。

  典型案例分析

  1、喷漆行业

  喷漆行业比较典型的是集装箱、汽车生产线等的涂装工序,会产生大量含油漆稀料成分的复杂有机废气,为了满足喷漆技术及人员健康需求,风量通常很大,可高达20万m3/h,浓度通常为200~1000 mg/m3,属于低浓度、无回收价值的废气,业界通常采用吸附浓缩-催化燃烧工艺处理。

  2、涂覆行业

  涂覆行业比较典型的是反光膜、磁带、彩钢瓦等涂覆工业,涂覆材料中含有大量有机溶剂挥发形成高浓度复杂有机废气,废气多产生于高温烘道中,主要特点是温度高、浓度高、成分复杂。主要风量多为1000 m3/h到 m3/h;浓度2000 mg/m3到8000 mg/m3;温度40℃到150℃。

  某反光膜生产线尾气参数如下:

  有害物质 有机物总含量 风量 风温 排放要求

  乙酸乙酯、甲醛、丙酮等 6000mg/m3 8000m3/h 60℃ 非甲烷总烃:120mg/m3

  (来源:互联网)

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