一、催化燃燒的原理與應用？

所謂催化燃燒，簡而言之，在催化劑的作用下，有機廢氣在低溫下迅速氧化水和二氧化碳，從而達到處理的目的。催化燃燒是20世紀40年代末發展起來的一種典型的氣固催化反應.目前，它已廣泛應用于油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品工業和鑄造等行業，也用于汽車尾氣凈化等領域。對油漆、印刷、機電、家電、制鞋、塑料及各種化工車間有害有機廢氣的處理，以及不適宜直接燃燒或催化燃燒、吸附回收的低濃度有機廢氣，效果顯著。

吸附劑作為吸附技術的關鍵部分，對吸附效率有著至關重要的影響。常見的吸附劑可分為有機吸附劑和無機吸附劑，以活性炭和分子篩為代表。活性炭的吸附容量高，成本低，但活性炭的耐溫性和耐濕性低于分子篩，分子篩的吸附能力較低，成本較高，但可用于較高的溫度和濕度條件下，因此，可根據不同吸附劑的不同使用。催化燃燒有兩種，一種是活性炭吸附濃度催化燃燒法，另一種是分子篩吸附催化燃燒法。本文對活性炭吸附催化燃燒法進行了研究。

該裝置根據吸附（高效率）和催化燃燒（節能）兩個基本原理設計。首先，預處理階段是確保進入活性炭吸附塔的廢氣中的顆粒物小于5mg/m3。該項目在前端安裝了干式過濾除塵器。干式過濾器包括初始和中間過濾模塊。其目的是去除廢氣中催化劑的灰塵、液滴和毒物，并確保不造成催化劑床的堵塞和催化劑中毒。吸附效果差，縮短了活性炭的使用壽命。

預處理后，有機廢氣被活性炭層吸附，有機物被活性炭的特殊力吸附，清潔氣體被排放。一段時間后，當活性炭達到飽和時，吸附停止，有機物集中在活性炭中。然后通過催化燃燒解吸恢復活性炭的吸附容量。

由于催化劑具有催化活性溫度，因此對于催化燃燒，稱為催化劑點火溫度，尾氣和床層溫度必須達到點火溫度才能催化燃燒，因此必須設置預熱裝置。但由于廢氣本身溫度較高，如漆包線、絕緣材料、烤漆等干燥廢氣，溫度可達300℃以上，無需設置預熱裝置。熱交換器和床層內的管道分布可用于預熱裝置加熱的熱氣。預熱器的熱源可以通過煙氣或電加熱。當催化反應開始時，通過回收反應熱，可以盡可能地預熱廢氣。為了節約能源，應在反應熱較大的情況下設置余熱回收裝置。

在裝置中，在催化凈化裝置中設置加熱室，啟動加熱裝置，進入內部循環。當熱氣源達到有機物的沸點時，有機物從活性炭中揮發出來。進入催化室，催化分解成水和二氧化碳，同時釋放能量。當釋放的能量重新進入吸附床進行解吸時，加熱裝置完全停止工作，催化燃燒室中的有機廢氣自燃，廢氣再生，有機物再循環，直至有機物與活性炭完全分離。催化室分解?；钚蕴吭偕袡C物分解。

預熱廢氣的熱源溫度一般超過催化劑的活性溫度。為了保護催化劑，加熱裝置應與催化燃燒裝置保持一定距離，以便排氣溫度能夠均勻分布。該裝置連續工作有兩個氣路，一個催化燃燒室和兩個吸附床交替。有機廢氣先用活性炭吸附，再用熱風解吸再生活性炭。解吸的有機物已經濃縮（比原始濃度高幾倍），并送入催化燃燒室進行催化燃燒，以產生二氧化碳和水蒸氣。當有機廢氣濃度超過2000PPm時，有機廢氣可以在不需外加熱的催化床中保持自燃。燃燒后，部分廢氣排放到大氣中，大部分排放到吸附床中進行活性炭的再生。這樣既能滿足燃燒和吸附所需的熱能，又能達到節能的目的。再生后，可進入下一次吸附；解吸時，可在另一吸附床上進行凈化操作，既適合連續操作，也適合間歇操作。

活性炭吸附催化燃燒的主要處理技術

預處理工藝：由于廢氣中含有一定數量的粉塵，如果吸附材料(蜂窩活性炭)進入吸附裝置而不直接去除，容易造成吸附材料(蜂窩活性炭)微孔堵塞，嚴重影響吸附效果，增加系統阻力。該工藝在吸附床前設置高效復合過濾器作為預處理器，利用過濾器的精細結構，有效地去除廢氣中的粉塵和其它粉塵及煙霧物質。因此，當進入固定吸附床時，可以有效地截獲和過濾由排氣和油漆霧引入的廢氣中的灰塵。干式過濾采用一次和二次處理，以確保廢氣不含灰塵和微粒。過濾器將被設計成易于維護，便于拆卸和安裝。壓差開關實時顯示壓力損失，當壓差超過設定壓力時，向PLC發送報警信號，使用戶能夠及時更換濾料。

有機廢氣吸附過程：處理后的有機廢氣從風管中抽出，進入干式過濾器，除塵，進入活性炭吸附床。吸附床的數目可以根據氣流的大小(一次吸收、一次去除或兩次吸收、一次去除或多次吸收和一次去除)來確定。氣體可以通過閥門切換進入不同的吸附床，它們交替工作。當氣體進入吸附床時，氣體中的有機物被活性炭吸附并附著在活性炭表面，從而氣體可以被凈化，并且凈化后的氣體通過風扇排放到大氣中。

吸附床為活性炭吸附床

用內活性炭層和各種空氣分布器吸附和濃縮有機氣體是整個裝置的主要部件和核心工序?；钚蕴堪闯閷鲜缴舷铝鶎蛹虞d。

吸附原理：用多孔固體材料處理流體混合物時，流體的某一組分或某一組分可被吸引到固體表面，并集中在固體表面。這種現象叫做吸附。在氣態污染物的處理中，所處理的流體是氣體，屬于氣固吸附。吸附氣體組分稱為吸附劑，多孔固體稱為吸附劑。

活性炭以優質無煙煤為原料。其主要特點是強度高、吸附速度快、吸附容量大、比表面積大、孔隙結構發達?？锥创笮〗橛谝託せ钚蕴亢湍静幕钚蕴恐g。

注氮電磁閥安裝在活性炭解吸管道上。在對活性炭吸附床進行解吸分析時，系統自動控制電磁控制閥的數量和時間，將氮氣注入活性炭吸附箱，從而降低活性炭吸附床的氧含量，防止活性炭解吸過程中的火災危害

催化燃燒床

如前所述，催化燃燒是一種利用低溫催化劑凈化有害氣體中易燃成分的方法。對于HC和有機溶劑，蒸汽氧化分解成二氧化碳和水并釋放熱量。

催化燃燒要求將被凈化的有害氣體均勻混合，預熱至催化劑所要求的點火溫度，使有害氣體中的可燃組分開始氧化放熱反應。

催化燃燒床的主要功能如下：

1)內部加熱元件產生熱能后，通過風扇和連接管道將熱風吹入活性炭床，從而對活性炭床進行加熱。

2)溫度變化后，有機物從活性炭中蒸發并分解。在鼓風機負壓的指導下，有機物通過解吸管道進入催化燃燒床，再加熱，與填充在催化燃燒床內的貴金屬催化劑反應，有機物經二次分解凈化。

3)當催化床溫度達到250~300℃時，有機物開始發生反應，當反應熱達到一定值(即無動力運行狀態)時，加熱元件停止工作。

4)活性炭脫附后空氣體積小，高濃度有機廢氣首先進入換熱器換熱，實現余熱的回收，換熱器通過加熱器(用多組電加熱管加熱)進一步加熱廢氣，有機廢氣加熱后，在催化劑的作用下，達到廢氣的著火溫度。廢氣進入催化燃燒床，在催化劑的作用下，有機組分在高溫下裂解成CO2和H2O，有機廢氣熱解釋放的熱量進一步提高了氣體溫度。凈化后的尾氣可通過兩級換熱器回收.

催化燃燒預熱廢氣加熱采用無污染、穩定的電加熱方式。電熱管分為若干組，由電子控制箱自動控制。系統溫度由PLC聯鎖。當廢氣溫度低于一定溫度時，電熱管會自動連接電源對廢氣進行加熱。當廢氣溫度高于一定溫度時，電熱管會自動斷裂。打開一組、兩組、多個或全部電源，以節省電力，實現安全運行。當解吸氣中的廢氣濃度達到4000mg/m3左右時，基本實現了熱量的自平衡，無需打開電加熱即可達到節能的目的。催化燃燒反應是典型的氣固催化反應。催化燃燒反應的實質是在一定溫度下，吸附在催化劑表面的有機化合物（VOCs）與空氣中的氧氣發生反應，催化氧化，徹底氧化分解成無害的CO 2和H 2 O，釋放出反應熱。借助于催化劑，可大大降低有機物的著火溫度，實現無焰燃燒，降低預熱能耗和NOx的生成。

5)活性炭的脫附再生過程：吸附床飽和時，可啟動脫附風機對吸附床進行脫附。解吸氣體首先通過催化床內的換熱器，然后在電加熱器的作用下進入催化床中的預熱器。將氣體溫度提高到280℃左右，然后通過催化劑將有機物在催化劑下燃燒，分解為CO2和H2O。同時，釋放出大量的熱量，提高了氣體溫度。高溫氣體再次通過換熱器。與進入的冷空氣交換熱量，并回收部分熱量。從換熱器中分離出的氣體分為兩部分：一是直接空出，二是在吸附床上進行活性炭解吸。當解吸溫度過高時，可以啟動制冷機，使脫附氣體溫度在適當的范圍內保持穩定?；钚蕴课酱驳臏囟瘸^報警值。

安全設計：催化凈化裝置前后均設有消防除塵系統，設備頂部設有減壓系統。

內外設備均配有靜電裝置，高空管道均配有防雷裝置。

該設備配有多點溫度控制點、自動報警系統和過溫自動冷卻系統。

該設備配有風扇過載保護、超溫保護、防火鏈保護、安全防火閥在設備入口，高溫時消防閥門關閉，直線閥自動開啟。

解吸過程中，當控制和監控系統出現故障或故障時，溫度控制器會自動報警，停止加熱，并自動打開系統。解吸風機運行時，會突然出現故障加熱系統和風機聯動現象。加熱將自動停止，冷卻系統將自動打開，直通線路系統將被激活。

脫附過程中，97%的氮氣間歇注入，97%的氮氣在脫附后注入活性炭吸附床。

二、催化燃燒有機化合物適用于多少濃度？

　　主要適用于較低濃度500-3500㎎/m3有機廢氣且不宜采用直接燃燒或催化燃燒法和吸附回收法處理的有機廢氣，尤其對大風量的處理效果，可達95%以上。經吸附凈化并脫附后轉換成小風量、高濃度的有機廢氣，對其進行熱氧化處理，并將有機物燃燒釋放的熱量有效利用。

對處理工業有機廢氣應用于油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品業和鑄造業等工藝有極高的凈化效果。