催化燃燒設(shè)備的設(shè)計思路有哪些？

 

廢氣催化燃燒設(shè)備適用于凈化可燃氣體、蒸汽等有毒有害氣體。但對于粉塵顆粒、霧滴等有毒有害氣體，容易造成催化床堵塞，降低催化活性，從而降低凈化率。催化燃燒凈化方法適用于幾乎所有排放碳氫化合物或有氣味化合物的工業(yè)生產(chǎn)過程。在化學反應(yīng)過程中，利用催化劑降低燃燒溫度，加速有毒有害氣體完全氧化的方法稱為催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制成的，因此具有較***的比表面積和合適的孔徑。當加熱到300~450℃的有機氣體通過催化層時，氧氣和有機氣體被吸附在多孔材料表面的催化劑上，增加了氧氣和有機氣體接觸和碰撞的機會，提高了活性，使有機氣體和氧氣發(fā)生強烈的化學反應(yīng)生成CO2和H2O，同時產(chǎn)生熱量，從而使有機氣體變得清潔無害。

 

催化燃燒設(shè)備的設(shè)計應(yīng)考慮以下幾個方面:

 

1.輔助燃料和燃燒。催化燃燒一般使用氣體作為輔助燃料，燃油和電加熱也可以作為輔助燃料。一般來說，凈化氣體用于助燃。如果凈化后的氣體不能用作助燃物，應(yīng)引入空氣作為助燃物。

 

2.轉(zhuǎn)換速度更高。因為催化燃燒是不可逆的放熱反應(yīng)，無論反應(yīng)進行到什么階段，都應(yīng)該在盡可能高的溫度下進行，以獲得更高的轉(zhuǎn)化率。但操作溫度往往受到一些條件的限制，如催化劑的耐熱溫度、高溫物料的獲取、熱能的供應(yīng)、是否伴隨副反應(yīng)等。因此，在實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實際情況進行適當?shù)倪x擇。

 

3.氣流和溫度的均勻分布。為了使穿過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并確保火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室必須具有足夠的長度和空間。催化燃燒設(shè)備應(yīng)具有******的保溫效果。爐體一般采用內(nèi)襯耐火材料的鋼殼，或雙層夾芯墻結(jié)構(gòu)。

 

4.易于清洗和更換。催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計成便于裝卸的抽屜式結(jié)構(gòu)，便于清洗和更換催化劑載體。

 

催化燃燒設(shè)備采用催化劑在較低溫度下氧化分解廢氣中可燃物質(zhì)的凈化方法。所以催化燃燒也叫催化化學轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解過程，在300~450℃時，***部分烴類可以被催化劑完全氧化。與熱燃燒方法相比，催化燃燒需要的輔助燃料更少，能耗更低，設(shè)備和設(shè)施更小。但由于所用催化劑中毒、催化劑床層更換和清洗成本高，影響了該方法在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。

 

對于催化燃燒設(shè)備，催化劑是催化燃燒方法的核心。***的催化劑需要高催化活性、***的熱穩(wěn)定性、高強度和長壽命。

 

1.高活性。催化劑的活性直接影響催化燃燒的化學轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率不僅與催化活性物質(zhì)本身的活性有關(guān)，還與催化載體的物理形狀直接相關(guān)。因此，在選擇合適的催化活性材料時，應(yīng)考慮催化劑載體的物理形狀，以保證催化劑具有高活性，達到催化燃燒凈化的目的。

 

2.熱穩(wěn)定性***。由于廢氣的溫度隨時變化，如果催化劑不能適應(yīng)相應(yīng)范圍內(nèi)的溫度變化，催化劑的性能會降低，凈化率也會降低。因此，催化劑需要適應(yīng)相應(yīng)范圍內(nèi)的溫度變化。

 

3.高強度。在催化燃燒過程中，催化劑常因高溫、振動、空氣流動等因素而開裂磨損，會降低催化劑的活性，增加催化劑床層的壓降，影響凈化效果。

 

4.使用壽命長。催化活性物質(zhì)***多價格昂貴，設(shè)計時應(yīng)盡量選擇使用壽命較長的催化劑。

 

催化燃燒設(shè)備主要由換熱器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排氣煙囪組成。凈化原理是，未凈化的氣體在進入燃燒室之前，先經(jīng)過換熱器預(yù)熱，然后送到燃燒室，在那里達到所需的反應(yīng)溫度。氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進行，凈化后的煙氣通過換熱器釋放一部分熱量，然后通過煙囪排入***氣。