催化燃烧设备处理VOCs的过程和设计时考虑的问题

催化燃烧设备处理VOCs的过程中，存在如下几种隐患：活性炭吸附—脱附—催化燃烧法中有活性碳起火的现象、催化氧化炉爆炸问题、整个催化燃烧治理装置起火爆炸问题。随着工业化与现代化的持续发展和不断提升，VOCs引起的健康与环境问题将引起越来越多的关注，VOCs的处理也已迫在眉睫。

催化燃烧因其能耗低等优点具有广阔的运用前景，并将逐渐成为主要的处理VOCs的方法之一。但我们在使用催化燃烧法处理VOCs时，仍要时刻注意可能引发的问题，防微杜渐，从源头上把危险解决掉。

一、催化氧化炉爆炸问题及防范措施在处理浓度好VOCs时，由于炉内含有大量氧气，当废气浓度达到废气组份中大部分废气的爆炸值时，就会有爆炸的危险。因此，要时刻监测炉内VOCs浓度，在进入催化氧化炉的废气管道上安装浓度稀释装置，将浓度好废气稀释到爆炸值下。同时在催化氧化炉上增加压力排气阀，在压力过高时自动打开阀门进行减压排气，以防炉内温度压力过高引起爆炸（因废气在热氧化过程中释放大量热能导致炉内热空气压力过大）。

三、整个催化燃烧治理装置起火爆炸及防范措施整个催化燃烧治理装置起火爆炸多发生在只有一套吸附装置的系统中，因管道壁及设备内聚集大量浓度好废气颗粒物，管道风阀闭会间隙过大，在脱附催化燃烧过程中没有停止生产，车间进气阀不能关闭，整个管路是全通的，此时脱附催化燃烧可能在高温作用下引起整个系统起火爆炸。针对上述情况应该采取如下措施：安装风阀，经常检查漏气情况，单套吸附的装置系统中在脱附催化燃烧过程中应停产处理等。

二、活性碳起火现象及防范措施在前期的VOCs富集过程中，由于活性炭着火点较低而脱附温度过高，当对吸附饱和的活性炭进行脱附处理时，会由于脱附箱体内温度过高导致活性炭着火。解决该问题可以从两个方面着手：一是采用着火点高的活性炭；二是严格控制脱附温度，使其远低于活性炭着火点。因此可采取如下措施：严格控制脱附温度，选择质量好的脱附温度传感器，尽可能在活性炭吸附箱适当位置安装两个温度传感器；在PLC编程中加入脱附温度超温时停具体以临床效果为主附程序；同时要防患于未然，在活性炭吸附箱上方增加消防管并连结烟气报警及自动喷淋装置，以防意外失火。

催化燃烧设备在工业生产过程中，排放的尾气通过引风机进入设备的旋转阀，通过选转阀将进入口气体和出入口气体全部分开。气体先通过陶瓷材料填充层（底层）预热后发生热量的储备和热交换，其温度几乎达到催化层（中层）进行催化氧化所设定的温度，这时其中部分污染物氧化分解；废气继续通过加热区（上层，可采用电加热方式或自然气加热方式）升温，并维持在设定温度；其再进入催化层完成催化氧化反应，即反应生成CO2和H2O，并释放大量的热量，以达到预期的处理效果。经催化氧化后的气体进入其它的陶瓷填充层，回收热能后通过旋转阀排放到大气中，净化后排气温度仅略高于废气处理前的温度。系统连续运转、自动切换。通过旋转阀工作，所有的陶瓷填充层均完成加热、冷却、净化的循环步骤，热量得以回收。RCO蓄热式催化燃烧设备使用旋转阀替代了守旧设备中众多的阀门以及复杂的液压设备。

催化燃烧设备设计时应考虑以下几方面问题：

一、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用燃气作辅助燃料，也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体，如果净化后的气体不能作为助燃，则应引入空气助燃。

二、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀，并火焰不直接接触催化剂表面，燃烧室具有足够的长度和空间。RCO蓄热式催化燃烧设备应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬不怕火材料，或用双层夹墙结构。

三、较不错的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应，所以，无论反应进行到什么阶段，都应在尽可能高的温度下进行，以获得较不错的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制，如催化剂的不怕热温度、高温材料的获得，热能的供应，以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。

四、便于清洗和替换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构，便于清洗和替换催化剂载体。

催化燃烧设备是一种除掉不好的气体及恶臭气体的一种装置，它具有运行成本不高、设备占地面积小，自重轻、无任意机械动作，无噪音等特点。

催化燃烧设备是典型的、固相催化反应，其实质是活性氧参与的氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提升了反应速率，加不慢了反应的进行。借助催化剂可使废气在较低的起燃温度条件下，发生没有焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热能，从而达到去掉废气中的物的方法。

守旧的废气净化处理方法（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。为了克服守旧废气处理方法的缺陷，人们采用催化燃烧设备来对废气进行净化处理。钢铁厂生产主要包括烧结、球团、炼焦、炼铁、炼钢、轧钢、锻压、铁合金、不怕火材料、动力等环节，钢铁厂有排放大量烟尘和废气的各种炉窑。

催化燃烧设备的净化速率还不错，是目前市场上处理不好的气体较佳的废气净化设备。如果是要处理浓度比较不错的废气的话，应当是配合水帘+废气洗涤塔+低温活性炭设备+光解式废气净化装置来共同处理，处理废气的净化速率还可以。

催化燃烧所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧反应物多组分物质。例如家用负载Pd或稀土化合物的催化燃气灶，可减少尾气中CO含量，提升热速率。负载0.2%pt的氧反应铝催化剂，在500℃下，可将大多数有机(以实际报告为主)化合物燃烧，脱臭净化到化学位移σ=1以下。

催化燃烧为无焰燃烧，因此适用于稳定性要求高的场合，如以H2和O2为原料的燃料电池、用汽油或酒精为原料的怀炉（催化剂为浸Pt石棉）等。如除掉化工厂NOx的烟雾，可加燃料到烟雾中，通过负载型铂和钯催化剂，催化燃烧使NOx转化为N2气。采用适当的催化剂，使用不好的气体中的可燃物质在较低的温度下分离、氧反应的燃烧方法。