VOCs治理有较多措施, 其治理方法包括源头减量、中间控制和末端处理等[4]。目前,我国以末端治理为主。末端治理技术一般分为破坏性处理和回收性处理。破坏性处理主要包括催化燃烧法和焚烧处理法。回收性处理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分离法等[5]。回收性处理因其技术手段还不成熟,成本较高,目前没有大规模应用。焚烧法是直接将VOCs 通入焚烧炉中,在炉内充分燃烧,产生二氧化碳和水[6]。
该方法成本较低,运用范围较广,技术线路也比较成熟。催化燃烧法是在废气燃烧的时候加入某种催化剂,降低VOCs 的燃点, 使VOCs能够充分燃烧, 终生成二氧化碳和水,实现直排。当前常用催化剂种类有Cu、Fe、Ti等非与Pd、Au、Pt等两大类。焚烧处理法和催化燃烧法在VOCs治理中占据核心地位,因其分解氧化彻底、治理效率高而得到广泛应用,其中催化燃烧法因无明火、节能、氧化温度低而得到广泛应用。
RCO工作原理:
废气经收集后,通过旋转阀门进入事先蓄热的蓄热层,蓄热层将热量传递给废气,废气达到反应温度后,在催化剂层上发生氧化反应,反应后的气体通过另外一个蓄热层,将热量传递给该蓄热层,气体得到冷却,蓄热层温度得到升高。到达一定程度的时候,气体流向发生反转,未处理的低温废气进入上一循环已蓄热的蓄热层,然后发生催化反应后,又将热量传递给上一循环冷却的蓄热层。如此循环操作,实现污染物的催化氧化反应和热量的循环。
1. 蓄热原理
蓄热蜂窝陶瓷具有大的热容(大于1000J/kg?k),大的比表面积(大于1000m2/m3),也具有良好的传热性能(导热系数,大于3w/m*k)。当常温空气经过一个蓄热室内的蓄热体等时被加热,在较短时间内常温空气被加热到接近催化反应温度;与此同时反应后的烟气经过另一个蓄热室排入大气,反应后的高温热烟气通过蓄热体时将显热传递给蓄热体,然后以50-70℃的低温排出。气体进出口阀门以一定的频率进行切换,使蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态,实现热量的储存和释放,达到节能的效果。
2. 催化剂工作原理
催化燃烧是借助催化剂在低温(200~400℃)下,实现对**物的完全氧化,因此,能耗少,操作简便,安全,净化效率高,在**废气特别是回收价值不大的**废气净化方面,比如化工,喷漆、绝缘材料、漆包线、涂料生产等行业应用较广。
催化剂定义:催化剂是一种能提高化学反应速率,控制反应方向,在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。
(2)催化作用机理:催化剂本身参加了反应,使反应改变了原有的途径,使反应的活化能降低,加速了反应速度。例如反应A+B→C是通过中间活性结合物(AB)过渡而成的,即:A+B→[AB]→C其反应速度较慢。当加入催化剂K后,反应从一条很容易进行的途径实现:A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K.
结构特点:
1、操作方便:设备工作时,实现自动化控制。
2、能耗低:设备启动约20分钟升温至起燃烧温度,**废气浓度较高时耗能仅为风机功率。
3、安全可靠:设备配有阻火系统、防爆泄压系统、**温报警系统及先进的自控系统。
4、阻力小,净化效率高:采用当今先进的贵金属钯、铂浸渍的蜂窝状陶瓷载体催化剂,比表 面积大。
5、余热可回用:余热可返回烘道,降低原烘道中的消耗功率;也可做其它方面的热源。
6、占地面积小:仅为**业同类产品的80%,且设备基础无特殊要求。
7、使用寿命长:催化剂一般4年更换,并且载体可再生。
应用范围:
1、可用于**溶剂的净化处理(苯、醇、酮、醛、酯、酚、醚、烷等混合** 废气)。
2、适用于电线、电缆、漆包线、机械、电机、化工、仪表、汽车、自行车、摩托车、发动 机、 磁带、塑料、家用电器等行业的**废气净化。
3、可用于各种烘道、印铁制罐、表面喷涂。印刷油墨、机电绝缘处理、皮鞋粘胶等烘干流 水线,净化各工序产生的**废气。
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催化燃烧是用催化剂使废气中质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。
与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。但是,由于使用的催化剂的中毒、催化床层的更换和清洁费用高等问题,影响了这种方法在工业生产过程中的推广和应用。
催化燃烧过程
在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300~450℃的**气体通过催化层时,氧和**气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和**气体接触碰撞的机会,提高了活性,使**气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时产生热量,从而使得**气体变成无毒无害气体。
催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
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