丹阳有机废气催化燃烧装置

    丹阳有机废气催化燃烧装置在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成水和二氧化碳，达到治理的目的。催化燃烧法处理工业有机废气是20世纪40年代末出现的技术。

    催化燃烧装置，这项技术已广泛地应用于油漆、橡胶加工、塑料加工、树脂加工、皮革加工、食品业和铸造业等部门，也用于汽车废气净化等方面。中国在1973年开始将催化燃烧法用于治理漆包线烘干炉排出的有机废气,随后又在绝缘材料、印刷工业等方面进行了研究,使催化燃烧法得到了广泛的应用。

    催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行的。有机废气先通过热交换器预热到200～400℃，再进入燃烧室，通过催化剂床时，碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。由于表面吸附降低了反应的活化能，碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化，产生二氧化碳和水。

    催化燃烧反应的关键是选择合适的催化剂。对催化剂的要求是：活性高,特别要低温活性好,以便在尽可能低的温度下开始反应。燃烧反应是放热反应，释放出大量的热可使催化剂的表面达到500～1000℃的高温，而催化剂容易因熔融而降低活性，所以要求催化剂能耐高温。

    作催化燃烧用的催化剂可分为:①贵金属类:铂、钯、钌等。贵金属催化剂有很高的氧化活性和易回收等优点，虽然存在着资源稀少、价格昂贵和耐中毒性差等缺点，但仍然是世界各国采用的主要催化剂。②非贵金属类：主要是过渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。单组分的氧化物，如氧化铜(CuO)和氧化镍(NiO)等。单组分氧化物耐热性差，活性低，致使应用受到限制。以后改用两种以上的金属氧化物的混合物，如二氧化锰－氧化铜(3:2)的复合物，三氧化二铁－三氧化二铬复合物，氧化铜－三氧化二铬复合物，钴、锰的尖晶石型复合物，铜、锰、镍、锌的铬酸盐等。复合氧化物虽可改善某些催化性能，但氧化活性仍不及贵金属。此外，还有金属硫化物如钍、镍、钼、钴的硫化物。这类催化剂一般只适用于含硫的碳氢化合物的催化燃烧,使用温度限于300～400℃，高温时易分解。

    催化剂的活性物质

    一般都涂在载体上，所以它的形状也依载体而异。载体有γ-Al2O3制成的球体、圆柱体和各种异形体，有用表面覆盖活性氧化铝薄膜的多孔陶瓷蜂窝体，也有用耐热合金丝制成的膨体球和金属波纹板等。载体可减少催化剂的用量，起支撑作用。它应具有比表面积大、耐高温、机械强度大和流体阻力小等特性。

    不同的碳氢化合物通过催化剂时反应的难易程度也不相同。难度大小一般按下列顺序排列:侧链>直链;炔烃>烯烃>烷烃；Cn>…>C3>C2>C1；脂肪族>脂环族>芳香族。

    相同的碳氢化合物通过不同的催化剂时反应的难易程度也有差别。难度大小一般按下列顺序排列：

    组成及功能

    催化燃烧器电控制系统[4]由PLC控制器、文本显示器、变频调速器、点火器、紫外线传感器、热电偶等电控设备以及风机，另外由零压阀调节燃气与空气的比例。催化燃烧电气控制系统工作过程分为三个状态：燃烧器工作状态、停止状态及参数设定状态。在工作状态中又分为点火过程和燃烧过程。由安装的热电偶检测出温度，送文本显示器显示。PLc具有模拟量输入、输出模块，检测火焰燃烧信号和热电偶温度信号，将检测到的信号与设定的信号经过比较运算后，通过0～10V电信号控制变频器的输出频率来调整风机的转速，保持燃烧器的燃烧温度，这就是构成以设定温度为基准的控制系统；自动检测燃烧器温度信号与设定的温度比较，输出各类报警信号或直接停机。显示器可以显示燃气流量、燃烧温度和变频器输出频率。设定参数和工作状态等信息；可以通过显示器在线调整运行温度参数，修改设定温度控制风机的运行。该系统还设有多种保护功能，尤其是较强的逻辑互锁功能，从而保证系统工作可靠，并且具有较为完善的控制功能。

   丹阳有机废气催化燃烧装置

    该系统工作过程主要划分为三种状态参数设定、燃烧运行和燃烧停止。

    1．参数设定状态

    此状态为燃烧工作之前做好数据的准备。可根据需要分别设定点火温度和变频器起动时的频率，控制风机的风量。点火温度是为了保证点火过程的可靠性。起动频率保证催化燃烧器在刚点燃时的有焰燃烧，这时的燃烧比不易太低，风量不能过大。

    2．燃烧运行状态

    (1)燃烧起动过程

    当控制系统在待命的状态下，接到输入的起动命令，将进入燃烧运行状态，首先是控制系统进行自检，之后进行前吹扫，变频器输出信号控制风机的旋转，空气风量由低速渐变为高速再逐渐变为低速，新鲜空气风吹过燃烧炉盘，以保证炉内没有残留燃气的存在，保证点火过程的安全可靠。具体操作是变频器先起动，PLc模拟输出信号使变频器频率从起动设定频率开始上升，达到一定频率后保持一定时间后再下降，完成起动前的吹扫。之后，发出点火信号，高压点火器工作，同时打开点火管道的阀门，小火点燃。通过紫外线传感器的检测到期小火点燃后，打开主燃气阀门。这时催化燃烧炉盘进行有焰燃烧，直到检测温度信号达到设定的点火关闭温度，点火阀门关闭，完成点火过程，进入到燃烧调节阶段。

    (2)燃空比的调定

    有文献表明，催化燃烧时的“燃气/空气比值"范围一般在4%～11%之间；在一定的燃烧条件之下，燃/空比为6%时，天然气就能实现较好的催化燃烧效果，燃烧系统就可以得到最大的热效率，同时又能取得较好的排放效果。

    本系统的燃气一空气比的调节是通过零压阀实现的。当改变风机的空气风量时，燃/空比也能随之被改变，以达到催化燃烧器燃烧工作的要求。在起动时只要调节输出变频器的频率就能达到点火时要求的从有焰燃烧到催化燃烧的燃/空比的变化。

    (3)燃烧温度调节

    燃烧器温度调节可以通过文本显示器的键盘输入，改变变频器的输出频率，调节适当的风量。当风量增大，燃烧温度超过设定值，则PLc控制变频器降低输出频率，减少出风量来稳定燃烧器的温度。若变频器输出频率低于设定值(风机出风量频率，设为5Hz)，而出风量仍高于设定值时，PLc开始计时，若在一定时间内，降低到设定值，PLc放弃计时，继续变频调速运行；若在一定时间内温度仍高于设定，PLc将继续调节，直至达到设定值。由PLc经PID运算后控制变频器的频率输出；如温度不够，则频率上升，延时保持一定时间。反之亦然。

    3．燃烧停止状态

    燃烧器的停止是在接受到文本显示器发来的停止命令，首先将主燃气阀关断，然后，系统进行后吹扫，进行驱散残余燃气，并对燃烧盘进行强制风冷降温。经过一段时间之后，关闭风机，变频器停止工作，完成燃烧器停机过程。

    处理不同的工业有机废气应当根据上述排列顺序选择适当的催化剂。

    ①可以降低有机废气的起始燃烧温度。例如甲醇、甲醛在以氧化铝为载体的Pt催化剂(Pt/Al2O3)的作用下,室温下就开始燃烧,而直接燃烧法起始燃烧点通常为300～600℃。②燃烧不受碳氢化合物浓度的限制。③基本上不会造成二次污染。④设备较简单，投资少，见效快。

    催化燃烧法存在的主要问题是催化剂易中毒和不耐高温。易使催化剂中毒的物质有焦油、油烟、粉尘、铅化合物和硫、磷、卤族元素的化合物等。为了保持催化剂的活性，一般都采用前处理的办法，预先除掉有毒物质。近几年来，含稀土元素的钙钛矿结构的复合氧化物催化剂的研制在提高耐高温性能等方面有所进展。中国研制的稀土元素催化剂已用于有机废气的治理。