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        RCO催化燃燒設備

               催化燃燒技術

               催化燃燒(Regenerative Catalytic Oxidizer,簡稱RCO)是指用催化劑使廢氣中可燃物質在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以,催化燃燒又稱為催化化學轉化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程,大多數碳氫化合物在300~450℃的溫度時,通過催化劑就可以氧化完全。

        與熱力燃燒法相比,催化燃燒所需的輔助燃料少,能量消耗低,設備設施的體積小。催化燃燒可以使燃料在較低的溫度下實現完全燃燒,對改善燃燒過程、降低反應溫度、促進完全燃燒、抑制有毒有害物質的形成等方面具有極為重要的作用,是一個環境友好的過程,其應用領域不斷擴展,已廣泛地應用在工業生產與日常生活的諸多方面。

             催化燃燒的實質及其優勢

        催化燃燒是典型的氣—固相催化反應,它借助催化劑降低了反應的活化能,使其在較低的起燃溫度200~ 300℃下進行無焰燃燒,有機物質氧化發生在固體催化劑表面,同時產生CO2和H2O,并放出大量的熱量,因其氧化反應溫度低,所以大大地抑制了空氣中的N2形成高溫NOx。而且由于催化劑有選擇性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化過程,使其多數形成分子氮(N2)。
        與傳統的火焰燃燒相比,催化燃燒有著很大的優勢:
        (1)起燃溫度低,能耗少,燃燒易達穩定,甚至到起燃溫度后無需外界傳熱就能完成氧化反應。
        (2)凈化效率高,污染物(如NOx及不完全燃燒產物等)的排放水平較低。
        (3)適應氧濃度范圍大,噪音小,無二次污染,且燃燒緩和,運轉費用低,操作管理也很方便。
             
             催化燃燒設備原理及應用


         
         在化學反應過程中,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,叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的,具有較大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,氧和有機氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上,增加了氧和有機氣體接觸碰撞的機會,提高了活性,使有機氣體與氧產生劇烈的化學反應而生成CO2和H2O,同時產生熱量,從而使得有機氣體變成無毒無害氣體。
               催化燃燒設備裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應器、熱回收系統和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成,如右圖所示。其凈化原理是:未凈化氣體在進入燃燒室以前,先經過熱交換器被預熱后送至燃燒室,在燃燒室內達到所要求的反應溫度,氧化反應在催化反應器中進行,凈化后煙氣經熱交換器釋放出部分熱量,再由煙囪排入大氣。
        催化燃燒裝置設計時應考慮以下幾方面問題:
        1、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并保證火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室必需具有足夠的長度和空間。催化燃燒裝置應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼內襯耐火材料,或用雙層夾墻結構。
        2、便于清洗和更換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構,便于清洗和更換催化劑載體。
        3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天然氣作輔助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應引入空氣助燃。
        4、較高的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應,所以,無論反應進行到什么階段,都應在盡可能高的溫度下進行,以獲得較高的轉化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得,熱能的供應,以及是否伴有副反應等。因而實際生產中應根據實際情況恰當地選擇。

        催化劑的類型及性能要求


        目前國內外主要研究的催化劑基本上有兩大類:一類為貴金屬催化劑,這類催化劑的活性和穩定性好,技術較為成熟,但由于貴金屬價格高,資源短缺,所以,未能將其產業化;另一類為非金屬催化劑,主要集中在過渡金屬氧化物催化劑、復氧化物催化劑(鈣鈦型復氧化物和尖晶石型復氧化物)的研究方面。目前,尋找來源豐富、價格低廉、性能相當的非貴金屬催化劑,以替代傳統的貴金屬催化劑用于催化燃燒過程已成為了研究的一個重要方向。
        催化燃燒對催化劑的基本要求是:既能抑制燒結、保持活性物質具有較大的比表面積及良好的熱穩定性,又要具有一定的活性,可起到催化劑活性組分或助催化劑的作用。這在某種程度上是互相矛盾的,因為研究已經證明氧化物的活性和熱穩定性成反比。同時,需有高的機械強度以及對燃料中所含毒素有高的耐腐蝕性。


              應用范圍
         

        1 苯、醇、、醛、酯、酚、醚、烷等混合有機廢氣處理。

        2 適用于化工、塑料、橡膠、印刷、制鞋等行業的有機廢氣凈化。

         
        未來展望
               催化燃燒不但可以使燃料得到充分利用,而且無論是從能源利用角度還是從環境保護角度考慮,其技術進步都會對社會發展產生重大影響。對催化燃燒技術的研究不應只停留在理論及實驗室水平上,更具有現實意義的是應該讓催化劑成為一種產業走進我們的生活。
        目前,催化燃燒技術的研究與應用已經進入一個快速發展的階段,它的作用也越來越被人們所重視。例如,汽車及其他機動車中由于引入了催化燃燒技術,節省了燃料,降低了廢棄物的排放,使環境污染的程度大大降低。應用在鍋爐燃煤中,實現了貧燃料的燃燒過程,打破了傳統火焰燃燒的可燃界限,能進一步提高燃氣爐的燃燒效率和熱效率。另外,催化燃燒技術也已成功應用于其他領域,例如家用燃氣的催化燃燒,水泥熟料的煅燒,但進一步的深入研究仍是非常必要的,例如石油化工企業中加熱爐爐管燒焦技術上的應用研究等等??梢?,催化燃燒領域的應用之廣,意義之大,在未來的社會發展中,它具有舉足輕重的地位,對節能降耗,合理利用資源和保護環境上都具有重要的推動作用。因此,大力推進催化燃燒技術的研究工作,積極推廣催化燃燒技術的應用,對社會的發展和環境的保護具有深刻積極地意義。

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