voc廢氣燃燒處理的原理是什麽
燃燒處理法又稱為熱氧化法,主要分為直接熱氧化、催化熱氧化和蓄熱熱氧化,VOC大多數是由碳、氫、氧等元素構成的有機化合物,燃燒法是在300~900℃的高溫下,使VOC燃燒分解為二氧化碳和水。
燃燒法處理技術具有處理量大、效率高、節能環保、易維護和適用於各種VOC的優點,是目前化工、塗裝等行業中最常用的VOC處理方法。
直接熱氧化處理技術
直接熱氧化處理技術是將VOC作為燃料直接燃燒的處理方法,適用於VOC濃度和熱值均較高的廢氣。當廢氣中VOC濃度較低不滿足直接熱氧化條件時,可以設置轉輪濃縮等VOC濃縮裝置,將廢氣濃縮後再進行處理,並適當補充燃料氣。
催化熱氧化處理技術
催化熱氧化處理技術是壹種氣-固相催化反應,催化劑的作用是降低反應的活化能,顯著降低反應溫度,並使反應物富集到催化劑表面提高反應速率。如表1所示,與直接熱氧化相比,催化熱氧化反應溫度低,能耗低,可以有效降低甚至消除NOx生成。
催化熱氧化法需要選擇合適的催化劑,催化劑根據活性成分不同可分為貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑和復氧化物催化劑。貴金屬催化劑對烴類及其衍生物氧化反應催化活性高、使用壽命長、易於回收,但價格昂貴、耐中毒性差,常用的貴金屬催化劑有Pt、Pd、Ru催化劑(如Pt-Al2O3催化劑)。過渡金屬氧化物催化劑對烴類和CO氧化反應均有高催化活性,且成本較低,可壹定程度取代貴金屬催化劑,常用的過渡金屬氧化物催化劑有MnOx和CuOx等催化劑。復氧化物催化劑存在結構和電子調變的相互作用,活性比壹般的單壹氧化物催化劑要高。復氧化物催化劑主要分為鈣鈦礦型和尖晶石型,鈣鈦礦型的分子通式為ABO3(如LaMnO2),A和B形成交替立體結構,表面晶格氧提供高活性的氧化中心;尖晶石型的分子通式為AB2X4(如CuMn2O4),具有極好的深度氧化催化活性,可以實現250℃低溫催化燃燒。
蓄熱熱氧化處理技術
蓄熱熱氧化處理技術是通過蓄熱陶瓷或其他高密度惰性材料床層從處理後氣體中吸收並儲存熱量,再將熱量釋放給入口的低溫廢氣,而不是采用管殼式換熱器,蓄熱陶瓷使用壽命較長,可達10a以上。典型的蓄熱熱氧化處理技術有二室蓄熱式熱氧化爐工藝和三室蓄熱式熱氧化爐工藝,都是通過切換蓄熱室來實現蓄熱陶瓷的吸熱和放熱。
二室蓄熱式熱氧化爐工藝如圖3所示,爐體由燃燒室和2個蓄熱室組成,蓄熱室內填充有蓄熱陶瓷床層。廢氣經廢氣入口管路從1號蓄熱室底部進入,通過蓄熱陶瓷預加熱後進入到爐體上部的燃燒室,在燃燒室內進壹步加熱到800℃以上,停留壹段時間充分氧化後,通過2號蓄熱室內的蓄熱陶瓷從2號蓄熱室底部排出,並由煙囪排大氣。此時,2號蓄熱室內的蓄熱陶瓷完成蓄熱,通過廢氣入口管路上閥門的切換,廢氣在下壹個處理過程從2號蓄熱室進入並從1號蓄熱室排出。通過切換蓄熱室,蓄熱陶瓷中的熱量被充分利用。二室蓄熱式熱氧化爐工藝處理效率大於等於92%,熱回收率大於90%,蓄熱室切換時會有壹定管路壓力波動並存在交叉汙染。