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催化燃烧过程的热平衡:催化燃烧是放热反应,放热量的大小取决于有机物的种类及其含量。依靠废气燃烧的反应热,维持催化燃烧过程持续进行是最经济的操作方法,而能否以自热维持体系的正常反应,则取决于燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始温度。通过活性炭吸附,可将大风量低浓度的有机废气浓缩为小风量高浓度的废气,再进入RCO装置处理,可以节约运行成本。废气进行有效收集后,先进行预处理,再进入活性炭吸附装置,气体在活性炭床层保持一定的停留时间,气体中的VOCs被吸附在活性炭表面,洁净气体从活性炭床层排出后可以直接通过引风机排空,经过RCO处理后的洁净气体通过热交换到一定温度后作为脱附风,通过活性碳床进行脱附,从活性炭吸附装置脱附出来的浓缩有机物进入RCO装置后通过贵金属催化剂燃烧分解,分解温度在200-250℃,有机废气被分解成二氧化碳和水,以此循环,待废气脱附分解完成后排入烟筒后达标排放。
燃烧法可以分为两种,分别是直接燃烧和催化氧化燃烧。直接燃烧法是指当燃烧气体的同时,通过氧化及高温下的热分解的方法,将燃烧室中有害的VOCs进行降解,将有害的VOCs气体输入到燃烧室后,当高温、充足空气等客观因素条件完善的前提下,将有害废气充分燃烧完全,最终使其完全分解成CO2和H2O。而直接燃烧法就是燃烧可燃的这一类VOCs废气,该方法在处理高浓度VOCs废气方面,表现出的效果较佳,但相应的对温度的控制要求很高,必须在高温的条件下,当温度在1100℃附近,去除效率可达95%以上,但是如果当废气中含有Cl、S、N等元素时,则直接燃烧产生HCl、SOx、NOx等有害气体,造成二次污染。
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石油化工、油漆、电镀、印刷、涂料、轮胎制造等工业的生产过程中都涉及到有机挥发化合物的使用和排放。有害的有机挥发物通常是烃类化合物、含氧有机化合物、含氯、硫、磷及卤素有机化合物,这些挥发性有机物如不经处理直接排入大气会造成严重的环境污染。传统的有机废气净化处理方法(如吸附法、冷凝法、直接燃烧法等)均存在缺陷,如易造成二次污染等。为了克服传统有机废气处理方法的缺陷,人们采用催化燃烧方法来对有机废气进行净化处理。
废气处理设备催化燃烧法便是先将蓄热体加热后,再通入氛围,并将氛围加热到高温,送入炉内与烟气混淆后,再与燃料混淆燃烧,通常高温氛围温度大于1000℃。蓄热燃烧,蓄热室必须是成对的,经过一个周期反应后,通过换向阀,使两个蓄热室作用互换。催化燃烧可以使燃料在较低的温度下实现完全燃烧,对改善燃烧过程、降低反应温度、促进完全燃烧、抑制有毒有害物质的形成等方面具有极为重要的作用,是一个环境友好的过程,其应用领域不断扩展,已广泛地应用在工业生产与日常生活的诸多方面。可以大概在最大水平上接纳高温烟气的显热,即实现了极限余热接纳。通过构造贫氧状态下的燃烧,高温热力氮氧化物的大量生产。在现实应用中,产生了明显的经济效益和社会效益。
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