蓄热式催化燃烧使用说明

针对金属涂装行业烘干室产生的苯类，酮类等废气，我司 经过大量调研，研究出催化燃烧产品。

该设备主要是利用烘干室排 出的高热量废气进入催化燃烧装置的催化床，对催化床里的催化剂 进行加热，辅助少量的电加热，使排出烘干室的高温废气进行裂解， 而后形成氮氧化物和水。 

经过催化净化后的气体一部分排入大气，还有一部分高温气体 送到热交换器，进行热能综合利用。 催化燃烧法是把废气加 热到 150~300℃时，在催化剂的作用下进行的无火焰燃烧法。温度 在 150~200℃时氧化与不氧化共存，氧化占 60%，其 余为不氧化，在 250~300℃时氧化占 90%~，300℃以 上达到 ~。 

本装置还有以下几个特点：

1. 设备电加热功率分二组或三组，通过温控仪来实现电加热系 统的自动开启及关闭。利用燃烧室排出的 200oC 以上的气体来加热 催化床，从而达到省电的功效。 

2. 净化后的气体又部分通过热交换器，从而达到节约能源的目 的。

3. 催化燃烧采用的是无火焰燃烧，它跟普通的明火燃烧有着本 质的区别，它的原理在于将废气通过催化剂的作用，改变气体 的裂解反应时间和速度。 

4. 设备装有除尘阻火器，防止油类及可燃性颗粒物产生明火燃 烧，从而设备正常运转。

5.通过大量工程实践，催化燃烧装置新一代产 品，该装置的技术核心是采用红外线加热来取代原电加热。它的原 理在于：它与传统电加热催化燃烧装置比，能节省 80%的电费。与 直接燃烧加热能节约 50%。通常催化燃烧的加热室有两种方式：电 加热及燃气加热。我司引进德国红外线燃烧器，采用无火焰燃烧。
 其特点如下：
1 燃气燃烧能量的绝大部分（ 以上）将直接转化成有 效热能。加热成本是电能的一半或，比普通红外线燃烧器提高 红外线辐射效率 5-20%，使用非常经济。

2 红外线可以不受中间空气干扰，穿透空气直接加热催化床 内的催化剂，而且红外线能穿透到物体底部，非常均匀、 快速加热。 

3 燃烧加热过程不会产生空气扰动，亦不会产生尘埃。结构性能稳定，节能省力，操作、维修方便。 

4 红外线燃烧器使用寿命达 5 年以上。 

本装置净化效率好，且不会产生污染，净化效率经检测， 其结果为：苯>；甲苯>99；二甲苯>；臭气>。 

7.催化燃烧器装填的是催化剂，具有阻力小，，稳定性 好的特点，当废气浓度达到 4.5-5.5 克（如甲苯）时，就可维 持自燃。催化燃烧器转换性能稳定。 

8、利用余热，节能显著，本装置中热交换器，均以净化后的 热空气作为介质，与 85 度的废气进行换热，不需另加能源，运行 费用降低。

9. 各个部位均有温度监控点 VOCs 催化燃烧 的好处在于处理效率非常的高，帮助企业做到低 效益高回报的一种去除废气的办法。 借助催化剂可使废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃 烧，并氧化分解为 CO：和 H：0，同时放出大量热 1）起燃温度低，反应速率快，节省能源。催化燃烧过程中，催 化剂起到降低 VOCs 分子与氧分子反应的活化能，改变反应途径 的作用。2）处理效率，污染物和温室气体排放量少。

采用催化燃 烧处理 VOCs 废气的净化率通常在 以上，终产物主要为 CO2 和 H2O。由于催化燃烧温度低，大量减少 NOx 的生成。辅助燃料 消耗排放的 CO2 量在总 CO2 排放量中占很大比例，辅助能源消 耗量减少，显然减少了温室气体 CO2 排放量。 

3）适用范围广, 催化燃烧几乎可以处理所有的烃类废气及恶臭气体，适合处 理的 VOCs 浓度范围广。对于低浓度、大流量、多组分而无回收 价值的 VOCs 废气，采用催化燃烧法处理是合理的。 

1、催化燃烧催化剂活性组分 工业上的催化剂都是由活性成分、 助剂和载体等组成，其中活性组分及其分布、颗粒大小、催化剂载体 对催化效果和寿命有很大的影响。用于催化燃烧 VOCs 的催化剂的活 性成分可分为贵金属、非贵金属氧化物。 贵金属是低温催化燃烧最 常用的催化剂，其优点是具有较高的活性、良好的抗硫性，缺点是活 性组分容易挥发和烧结，容易引起氯中毒、价格昂贵，资源短缺； 贵金属催化剂 Pt、Pd、Ru 等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具 有很高的催化活性，且使用寿命长、适用范围广、易于回收，因而是 的废气燃烧催化剂。如我国最早采用的 Pt—AI：0，催化剂就 属于此类催化剂。但由于其资源匮乏、价格昂贵、耐中毒性差，因此， 起燃温度 燃烧温度 燃烧方式 （NOx）产量 催化燃烧 200-400 300-500 催化剂表面无焰燃烧 几乎没有 热力燃烧 600-900 600-800 高温火焰中停留，人们一直在努力寻找替代品，尽量减少其用量。 非贵金属氧化物催 化剂主要有钙钛矿型、尖晶石型以及复合氧化物催化剂等，价格相对 较低，也表现出很好的催化性能，如钙钛矿型催化剂高温热稳定性较 好，尖晶石型催化剂具有优良的低温活性，但其不足之处在于催化活 性相对较低，起燃温度较高。 复氧化物催化剂 一般认为，复氧化 物之间由于存在结构或电子增刊谭明侠等：VOC 催化燃烧技术 385 调 变等相互作用，活性比相应的单一氧化物要高。

主要有以下两大类： (1)钙钛矿型复氧化物。稀土与过渡金属氧化物在条件下可以形 成具有钙钛矿型的复合氧化物，通式为 ABO，，其活性优于 相应的单一氧化物。A 为四面体型结构，B 为八面体形结构；A 和 B 形成交替立体结构，易于取代而产生晶格缺陷，即催化活性中心位， 表面晶格氧提供活性的氧化中心，从而实现氧化反应。常见的 有 BaCuO：、LaMn03 等；(2)尖晶石型复氧化物。作为复氧化物重要 的一种结构类型，以 AB2X4 表示，尖晶石亦具有优良的氧化催化 活性。如 对 CO 的催化燃烧起燃点落在低温区(约 80℃)，对烃类亦 在低温区可实现氧化。其中研究活跃的 CuMn：O。尖晶石， 对芳烃的活性尤为。如使 C，H。燃烧只需 260℃，实现低温 催化燃烧，这点具有实际意义。 过渡金属氢化物催化剂 作为 取代贵金属催化剂，采用氧化性较强的过渡金属氧化物，对 CH。等 烃类和 CO 亦具有较高的活性，同时降低了催化剂的成本，常见的有 MnOx、CoOx 和 CuOx 等催化剂。大连理工大学研制的含 MnO：催化剂， CH，OH 蒸气，对 C：H。O、C3H60、C6H。 催化剂载体以及负载方式 载体 VOC 净 化催化剂的载体主要有两类：一类是球状或片状；---是整体式多孔 蜂窝状。金属载体催化剂的优点是导热性能好，缺点是 比表面积较小。颗粒状载体的优点是比表面积大，缺点是压降大以及 因载体间相互摩擦，造成活性组分磨耗损失。蜂窝陶瓷载体是比较理想的载体型式，它具有很高的比表面，压力降较片粒柱状低，机械强 度大，耐热冲击。 负载方式 催化剂活性组分可通过下列方 式沉积在载体上：(1)电沉积在缠绕或压制的金属载体上；(2)沉积在 颗粒状陶瓷材料上；(3)沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。 催化剂在使用过程中随着时间的延长，活性会逐渐下降。催化剂失活主要有 3 种类型：(1)催化剂失活。使催 化剂失活的毒物包括和慢速作用毒物两大类。能使催化剂失活；(2催化反应。卤素和硫 的化合物易与活性中心结合，但这种结合是比较松弛、可逆且暂时性 的。当废气中的这类物质被去除后，催化剂活性可以恢复；(3)沉积 覆盖活性中心。不饱和化合物的存在导致碳沉积，此外陶瓷粉尘、铁 氧化合物及其他颗粒物堵塞活性中心，从而影响催化剂的吸附与解吸 能力，导致催化剂活性下降。 预防措施 预防催化剂活性衰减， 可以采取下列相应的措施：(1)按照操作规程，正确控制反应条件； (2)当催化剂表面结炭时，通过吹人新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结炭；(3)将废气进行预处理，以除去毒物， (4)改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗毒能力。 催 化燃烧工艺流程 根据废气预热方式及富集方式，催化燃烧工艺流程 可分为 3 种。(1)预热式。预热式是催化燃烧的最基本流程形式。有 机废气温度在 100℃以下，浓度也较低，热量不能自给，因此在进入 反应器前需要在预热室加热升温。燃烧净化后气体在热交换器内与未 处理废气进行热交换，以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加 热升温至催化反应所需的起燃温度。(2)自身热平衡式。当废气 排出时温度高于起燃温度(在 300℃左右)且物含量较高，热交换 器回收部分净化气体所产生的热量，在正常操作下能够维持热平衡， 无需补充热量，通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃 时使用。(3)吸附一催化燃烧。当废气的流量大、浓度低、温度 低，采用催化燃烧需耗大量燃料时，可先采用吸附手段将废气吸 附于吸附剂上进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使废气脱附成为 废气(可浓缩 lO 倍以上)，再进行催化燃烧。此时，不需 要补充热源，就可维持正常运行引。对于废气催化燃烧工艺的选 择主要取决于：(1)燃烧过程的放热量，即废气中可燃物的种类和浓 度；(2)起燃温度，即组分的性质及催化剂活性；(3)热回收率等。 当回收热量超过预热所需热量时，可实现自身热平衡运转，无需外界 补充热源，这是的。 化燃烧的应用 5．1 溶剂类污染物的净 化处理 主要污染物是三苯(苯、甲苯和二甲苯)、酮类、醇类及其它 一些含氧衍生物等。詹建锋¨纠采用吸附—催化燃烧法治理彩印厂三苯废气，治理前废气浓度为 1 320 mg·m 一，治理后浓度小于 50 mg·m 一，达到福建省地方标准 DB35／156-93。刘忠生等¨4 J 对主要含烃 类污染物的石化污水处理场隔油池散发的废气进行处理，采用蜂窝状 Pt、Pd 和 Ce 多组分 TC79-2H 催化剂，对总烃体积分数 1 000～6 000pL·L。1 进行催化燃烧，可以使总烃去除率达 97％以上，净化 排气总烃体积分数小于 100 IxL·L～，无恶臭气味。 5．2 含 N 污染物的净化 含 N 污染物(如 RNH2、RCONH：等)，大都具有毒 性和臭味，进行处理。火箭推进剂(CH。)：NNH：是一种易溶于 水和溶剂、具有强极性和弱碱性的化合物，也是一种剧毒物 质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂(CH，)：NNH：(含量 1％，压力 0．25 MPa，气量 500 m3·h。)，当催化燃烧温度高于 300℃，(CH，)： NNH：废气去除率达 99％以上，获得很好的处理效果[151。 5．3 对 含硫污染物的净化 制药厂、农药厂和化纤厂等在生产中会排出 来 CH。SH、CH，CH2SH 和 Cs：等硫污染物，对这类污染物的催 化氧化，其中的 s 原子一般氧化成 SO：或 SO，，在催化剂表面上易 产生强吸附，造成催化剂中毒失活。新的 RS 一 1 型催化剂能使 反应过程生成的 SO：和 sO，几乎 100％地释放出来，使连续运行时 的活性保持稳定。 6 结语 催化燃烧技术涉及化工、环境工程、催 化反应和自动检测控制等，在我国仍处于发展阶段。今后的发展 方向为：(1)提高催化剂性能。研制具有抗毒能力、大空速、比表面 积)大及低起燃点的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用；(2) 催化燃烧装置向大型化、整体型和节能型方向发展。