催化燃燒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(jìn)入燃燒室以前,先經(jīng)過(guò)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(jìn)行,凈化后煙氣經(jīng)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(shí)應考慮以下幾方面問(wèn)題:
1、氣流和溫度均勻分布。要使通過(guò)催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室 具有足夠的長(cháng)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,便于清洗和換催化劑載體。
3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用 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(wú)論反應進(jìn)行到什么階段,都應在盡可能高的溫度下進(jìn)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(shí)際生產(chǎn)中應根據實(shí)際情況恰當地選擇。
在廢氣處理工程中針對排放廢氣的不同情況,可以采用不同形式的催化燃燒工藝,但不論采用什么工藝方式,它的流程組成都具有共同的特點(diǎn),如: 、廢氣進(jìn)入催化燃燒裝置的氣體要經(jīng)過(guò)預處理,除去粉塵、液滴及組分,避免催化床層的堵塞和催化劑的中毒。
廢氣進(jìn)行催化床層的氣體溫度要達到所用催化劑的起燃溫度,催化反應才能進(jìn)行。因此對于低于起燃溫度的進(jìn)氣,進(jìn)行預熱使其達到起燃溫度。特別是開(kāi)車(chē)時(shí),對冷時(shí)氣進(jìn)行預熱,因此催化燃燒法適于連續排氣的凈化,經(jīng)開(kāi)車(chē)時(shí)對進(jìn)氣預熱后,即可利用燃燒尾氣的熱量預熱 氣體。若廢氣為間歇排放,每次開(kāi)車(chē)均需對 冷氣癸進(jìn)行預熱,預熱器的頻繁啟動(dòng),使能耗增加。氣體的預熱方式可以采用電熱線(xiàn)也可以采用煙道氣加熱,目前應用較多的為電加熱。
第三、催化燃燒反應放出大量的反應熱,因此燃燒尾氣溫度很高,對這部分熱量回收。一般先通過(guò)換熱器將高溫尾氣與 低溫氣體進(jìn)行熱量交換以減少預熱能耗,剩余熱量可采用其他方式進(jìn)行回收,在生產(chǎn)裝置排出的廢氣溫度較高的場(chǎng)合,如漆包線(xiàn)、絕緣材料等烘干溫度可達300度以上,可以不高置預熱器和換熱器。但燃燒尾氣的熱量仍應回收。