VOCs催化燃烧进程装备：原理、结构以及关键结构

VOCs催化燃烧进程装备：原理、结构以及关键结构技术

 

一、改善VOCs催化燃烧装备的原因

挥发性有机物（Volatile Organic Compounds， 简称VOCs），是***家***气污染控制的重要目标，近几年针对VOCs排放出台多项环保规范。***内工业VOCs净化职业现在处于渐热状况，在有机挥发性废气催化燃烧装备中，***都环保企业选用蓄热式催化燃烧设备，该技术办法采纳两室、三室及以上的蓄热催化燃烧器，使VOCs 气体发生催化氧化反应，发生的热量存储于蓄热载体中，通过频频切换阀体（切变气体活动管路），到达冷、暖流体热量交流的意图。

蓄热式催化燃烧装备能够完结自给供热，具有比较***的运用作用。但是，装备自身存在着运转操作不能彻底接连化、设备制作本钱较高、装备运用时占用体积较***、设备调试中对电气控制要求较高级缺陷，对此，需求设计一种操作简略、可完结接连化运作、高效低本钱的一体化VOCs废气净化装备。

二、改善后的VOCs接连催化燃烧装备

结合出产、施工的相关经历，对进程装备进行改善，改善后的装备。结构中包含以下几个部分：①有机废气进口管、出口管；②废气进口浓度检测控制器、催化剂床层进口温度检测控制器；③废气换热器、电加热棒、处理器上盖板、气流隔板；④催化剂床层、催化剂支撑板。

改善后的催化燃烧器能够进行接连化操作，有机废气进（凉气）和出口（热气）均通过废气换热器的进出端，冷侧流体与热侧流体在换热器中进行接连热交流，运用热量传递性质，暖流体的热量通过壁传热、对流传热进程传递至冷流体中；废气换热器的冷侧出口气，通过电加热棒区域，对含VOCs废气进行加热升温；经加热的废气顺着压力梯度会跳过气流隔板进入催化剂床层，废气在VOCs催化剂外表发生催化氧化作用，能够完结在较低温度下废气催化燃烧，放出氧化反应热。气流顺着催化剂微观孔道活动，经支撑板后进入废气换热器，与冷流体直触摸摸换热，从废气换热器的热侧出口流出，继而完结终究排放。

三、新式VOCs接连催化燃烧装备技术浅析

3.1 废气热交流器技术剖析

废气热交流器的结构设计是设备的***要关键点，直接影响着装备运转的安稳性和处理功率。在设计和设备调试中需求考虑到以下几个要素。

（1）气体活动状况与运转本钱。气体活动湍流程度越高，换热功率就越高。湍流程度添加，意味着操作费用上也会随之添加。在设计进程中既要考虑到运转作用，也要考虑设备制作本钱和操作费用，因而需求对换热器流体状况方面进行***化。

（2）换热器内部结构与材料的挑选。换热器管壁两边均为气相流体，前后进出口气量根本挨近，依据换热器传热核算公式，为了添加热交流功率，需求进步两边气体的传热系数。在实践运用中，在热交流管表里设备耐温翅热片，换热作用会明显添加。别的热交流进出口两边分别为高、低温，气体温差较***，对材料抗热应力功能要求较高，因而出产制作中需求选用抗热应力材料。

（3）换热器的安置与运转的安稳性。关于换热器的全体安置，一般状况下，立式或许卧式安置。本设计中为节约装备的占用面积，热交流器选用相对水平方向45 度排布。但应留意的是，进、出气流会对换热器管壁发生冲卸力，两种冲卸力对换热器一起作用，构成扭矩，极***的影响了换热器的安稳运转，因而需求对换热器四角和侧壁进行结实焊接。

（4）密封性。进口气体中含必定浓度的VOCs，出口气体中根本不含有VOCs，热交流器不进行密封处理，会呈现“串气”现象，导致设备出口气体不能到达排放规范。对此，将换热器冷端进口处与换热器气体进口之间、热端出口与装备出口之间用金属直角挡板进行密封焊接。

3.2 电加热器区域结构技术剖析

电加热器结构的设计会影响后续的催化燃烧工序，是该设备设计的***二关键点。气体经加热后进入催化剂床层时，对气体活动和温度要求较高，具体如下：其一，气体温度需均匀，若温度存在差异，经加热的气体进入催化床层反应后，导致催化床层温度呈现不均匀。催化氧化反应归于放热反应，继而更简单呈现床层温度超出设计温度的状况，影响催化剂的寿命。其二，气体活动尽量均匀，关于催化剂，***理想的状况是每个催化剂活性位都能与VOCs 分子同一停留时直触摸反应。若活动状况不均匀，VOCs 分子停留时刻上会呈现差异，继而会影响到催化剂的运用功率和运用本钱。

本方案中加热区域坐落热交流器、阻隔板之间，构成“梯形”结构，换热器出口气流会与器壁存在磕碰，会丢失部分能量，气体活动也不均匀，对此确保气体能够均***转、均匀加热是设计中必需求考虑到的。

为了到达以上意图，本方案在“梯形”区域下部加热区域要求加热功率要低并设置非均一孔金属网，挨近设备壁处设置小孔（孔径挨近全体式催化剂孔径），意图是添加部分阻力，抵挡住角落气流的冲力，均匀气流。在挨近挡板处网孔设置***孔，便利气流的正常通过。另外在加热棒之间参插***孔径的金属网块，一方面加热棒外表会发生高温热辐射，辐射至金属网块外表，加快了金属网块的加热进程，除此之外，金属网块会进行快速热传导，扩展了加热规模，进步了气- 固传热触摸面积。但在实践制作中还需求对加热棒和网块之间进行***缘处理，或许在加热棒外部套入隔网，防止触碰导电。通过实验测验，在气量3000m3/h，气体出口温度丈量截面点温度相差5%，全体加热区域气体阻力***约30~50Pa，气流均匀性较***。

3.3 催化燃烧催化剂技术剖析

关于气流在催化剂中的相关状况和要求，在上述（二）中已部分介绍。除前述外，对催化剂设计和改造上还需求考虑以下重要的环节。

（1）处理废气量应削减。废气量增***，若要到达规则去除率，在催化剂去除才干不变的状况下，需求添加催化剂的用量，但现在市场来看，作用较***的催化燃烧催化剂单价（元/m3）均在十几万元，会添加设备的本钱。在实践操作中，能够先对废气的VOCs进行浓缩预处理（浓缩操作需求低于爆破极限），再通过脱附操作将VOCs 脱附出来（脱附浓度也需求低于爆破极限），以下降设备的运用出资本钱和操作。

（2）在催化剂用量核算上，需求归纳考虑到催化剂的类型、VOCs的组成、反应温度等要素，不能只参照某一要素考虑。

（3）催化剂挑选应谨慎。比方催化剂对含卤素气体要求较高，需***先对该种废气进行预处理，但是这样会******添加处理本钱，因而要在工艺***化、本钱归纳核算之后才能确认催化剂。关于可能会导致催化剂中毒的物质，需求对中毒物质进行预先去除。

（4）催化剂运用进程中，需求坚持外表洁净，即定时对催化剂进行清洗作业。能够选用压缩空气、过热蒸汽、洗涤剂等方法进行清洗。关于废气中含有少数的有机颗粒，在低于设计温度下运转操作时，不彻底燃烧易导致催化剂外表结碳，阻塞催化剂活性位，下降了催化剂运用功率，此刻通入高温蒸汽能够通过重整反应，去除积碳，能够复原催化剂的活性。

（5）在催化剂原料上，***选用导热功能高的材料，比方全体式催化剂选用铝金属基（如图2 所示），因为铝金属材料自身导热功能高，加热后的气体通过金属催化剂床层，催化剂活性组分能够敏捷被起燃，催化功率很高。经测验，在设备实践调试运转期间，催化剂被起燃的时刻能够缩短50%~60%（与堇青石全体式蜂窝催化剂进行比照），别的金属原料蓄热才干低，这样催化剂出口气体的温度会得到必定的提高，在必定的程度上热量能够得到更***的收回运用。

（6）催化剂的装填也会对气体的活动散布和催化剂床层温度散布发生影响。在装填中需求考虑到催化剂的密实性，装填中要求均匀装填，严密共同，无空地，催化剂床层边壁保温。在全体式催化剂层与层间以及催化剂床层边际处能够恰当的添入多孔耐高温绵，既能够防止因为层间孔道的错位、边际空地导致的气流上的不均匀性和壁效应导致的气体沟流、短流等现象，一起边壁添入耐高温绵之后会对设备起到必定的保温作用。别的全体催化剂装填前需求检测，检测成果上需求契合相关检测规范。

蜂窝孔道截面形状、孔径、孔密度等参数的设计也很重要，这关系到气阻，气流均布性、气体的停留时刻、转化功率等重要参数。孔径挑选越小，气阻越***，停留时刻越短，转化功率较低，但废气处理量***。

 

四、结语

综上所述，改造后的接连催化燃烧器与传统的蓄热RCO 比较，具有占地面积小、运转接连、电控要求低一级长处。因为设备具体结构较多，本文中从流体动力学工程、催化工程、传热工程等多角度，对重要的废热交流器、加热结构、催化燃烧催化剂技术进行浅层的剖析。能够看出，在细节设计上，都需求对进程要素进行***化，既要考虑到设备的高效运转，又要考虑到制作企业的出产本钱和被施行企业方实践的运转本钱。在技术快速开展的今日，咱们能够运用现代核算机技术进行辅佐模仿设计***化设备参数，在必定程度上能够节约时刻，提高***化作用。