预热式:预热式是催化燃烧设备的基本流程形式。有机废气温度在100℃以下,沸石转轮,浓度也较低,热量不能自给,因此在进入反应器前需要在预热室加热升温。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换,以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。
自身热平衡式:当有机废气排出时温度高于起燃温度(在300℃左右)且有机物含量较高,热交换器回收部分净化气体所产生的热量,在正常操作下能够维持热平衡,无需补充热量,通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。
吸附-催化燃烧:当有机废气的流量大、浓度低、温度低,采用催化燃烧需耗大量燃料时,可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩,然后通过热空气吹扫,使有机废气脱附成为高浓度有机废气(可浓缩10倍以上),再进行催化燃烧。此时,不需要补充热源,就可维持正常运行引。
对于有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于:
燃烧过程的放热量,即废气中可燃物的种类和浓度;
起燃温度,即有机组分的性质及催化剂活性;
热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时,可实现自身热平衡运转,无需外界补充热源,这是经济的。
蓄热式燃烧炉
与直燃式焚烧炉不同,热回收焚烧炉使用金属合金换热器将净化后的气体转化为热量,为污染空气留出进入空间。与同类规模的直燃式焚烧炉相比,热回收焚烧炉通过加热有机废气可降低燃料消耗50%至70%。焚烧炉适用于高浓度废气,空气流量高达20000立方英尺/分钟。此外,焚烧炉的废热可回收用于工艺加热。
催化燃烧装置
催化燃烧装置配有催化剂床,VOCs氧化分解的着火温度较低(通常在500到800华氏度之间),因此使用催化剂焚烧炉有几个优点:建筑材料相对便宜;燃料消耗低;燃烧过程中会产生少量的二次污染物,如和氮氧化物。更重要的是,操作相对简单,用电线圈作为辅助热源启动和调节温度,不需要燃气燃烧器。催化剂的种类从重金属到贱金属不等,在给定的时间内,通常持续三到四年。因此,催化剂的成本也需要纳入催化剂焚烧炉的生命周期。
另外,由于催化剂中存在大量可能污染催化剂或降低催化剂效能的废气,如卤素、金属、无溶剂树脂胶粘剂等,合理的判断和选择至关重要。
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