催化燃烧设备的性能要求及工艺流程分析

催化燃烧是借助催化剂在低温(200～400℃)下，实现对可燃物的氧化，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，而催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子在催化剂表面富集，从而提高反应速率，加快反应速度。废气在催化剂的作用下，可以在较低的点火温度下无焰燃烧，氧化成CO2和H2O。同时，大量的热能被释放出来净化废气。

催化剂是催化燃烧法的核心，一种好的催化剂要具备催化、热稳定性好、、寿命长等特性。

1、催化剂的活性好坏直接影响催化燃烧的化学转化率。催化燃烧设备而转化率不仅与催化活性材料自身的活性有关，而且与催化载体的物理形状有着直接关系。所以，在选择适应的催化活性材料的同时，还需要考虑催化载体的物理形状，催化剂有较高的活性，达到催化燃烧净化的目的。

2、热稳定性好。由于废气的温度随时变化，如果催化剂不能适应指定范围内的温度变化，催化剂的性能就会下降，净化效率就会降低。因此，催化剂应具备适应指定范围内的温度变化。

3、在催化燃烧过程中，催化剂往往会因高温、振动和气流等因素的作用，使催化剂产生破裂和磨损，破裂和磨损会造成催化剂的活性降低，增加催化剂床层的压降，影响净化效果。

4、寿命长。催化活性材料大都比较昂贵，所以，设计时选用催化剂时应尽量使用寿命较长的催化剂。

废气处理设备应具备以下基本要求：

1、设备内气体与液体应有足够的接触面积和接触时间。

2、气液两相应具有强烈扰动，减少传质阻力，提高吸收效率。

3、操作范围宽，运行稳定。

4、设备阻力小，能耗低。

5、具有足够的机械强度和能力。

6、结构简单、便于制造和检修。

催化燃烧工艺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。预热式是催化燃烧工艺的基本流程形式。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-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10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，这是比较经济的。