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RCO(催化燃烧设备)

作者:admin  时间:19-04-30 15:34  浏览:
RCO催化燃烧设备

       催化燃烧技术

       催化燃烧(Regenerative Catalytic Oxidizer,简称RCO)是指用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以,催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程,大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时,通过催化剂就可以氧化完全。

与热力燃烧法相比,催化燃烧所需的辅助燃料少,能量消耗低,设备设施的体积小。催化燃烧可以使燃料在较低的温度下实现完全燃烧,对改善燃烧过程、降低反应温度、促进完全燃烧、抑制有毒有害物质的形成等方面具有极为重要的作用,是一个环境友好的过程,其应用领域不断扩展,已广泛地应用在工业生产与日常生活的诸多方面。

     催化燃烧的实质及其优势

催化燃烧是典型的气—固相催化反应,它借助催化剂降低了反应的活化能,使其在较低的起燃温度200~ 300℃下进行无焰燃烧,有机物质氧化发生在固体催化剂表面,同时产生CO2和H2O,并放出大量的热量,因其氧化反应温度低,所以大大地抑制了空气中的N2形成高温NOx。而且由于催化剂有选择性催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化过程,使其多数形成分子氮(N2)。
与传统的火焰燃烧相比,催化燃烧有着很大的优势:
(1)起燃温度低,能耗少,燃烧易达稳定,甚至到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应。
(2)净化效率高,污染物(如NOx及不完全燃烧产物等)的排放水平较低。
(3)适应氧浓度范围大,噪音小,无二次污染,且燃烧缓和,运转费用低,操作管理也很方便。
     
     催化燃烧设备原理及应用


 
 在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300~450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提高了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。
       催化燃烧设备装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面问题:
1、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,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室必需具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料,或用双层夹墙结构。
2、便于清洗和更换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和更换催化剂载体。
3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用天然气作辅助燃料,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。
4、较高的转化速度。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,以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、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。

催化剂的类型及性能要求


目前国内外主要研究的催化剂基本上有两大类:一类为贵金属催化剂,这类催化剂的活性和稳定性好,技术较为成熟,但由于贵金属价格高,资源短缺,所以,未能将其产业化;另一类为非金属催化剂,主要集中在过渡金属氧化物催化剂、复氧化物催化剂(钙钛型复氧化物和尖晶石型复氧化物)的研究方面。目前,寻找来源丰富、价格低廉、性能相当的非贵金属催化剂,以替代传统的贵金属催化剂用于催化燃烧过程已成为了研究的一个重要方向。
催化燃烧对催化剂的基本要求是:既能抑制烧结、保持活性物质具有较大的比表面积及良好的热稳定性,又要具有一定的活性,可起到催化剂活性组分或助催化剂的作用。这在某种程度上是互相矛盾的,因为研究已经证明氧化物的活性和热稳定性成反比。同时,需有高的机械强度以及对燃料中所含毒素有高的耐腐蚀性。


      应用范围
 

1 苯、醇、、醛、酯、酚、醚、烷等混合有机废气处理。

2 适用于化工、塑料、橡胶、印刷、制鞋等行业的有机废气净化。

 
未来展望
       催化燃烧不但可以使燃料得到充分利用,而且无论是从能源利用角度还是从环境保护角度考虑,其技术进步都会对社会发展产生重大影响。对催化燃烧技术的研究不应只停留在理论及实验室水平上,更具有现实意义的是应该让催化剂成为一种产业走进我们的生活。
目前,催化燃烧技术的研究与应用已经进入一个快速发展的阶段,它的作用也越来越被人们所重视。例如,汽车及其他机动车中由于引入了催化燃烧技术,节省了燃料,降低了废弃物的排放,使环境污染的程度大大降低。应用在锅炉燃煤中,实现了贫燃料的燃烧过程,打破了传统火焰燃烧的可燃界限,能进一步提高燃气炉的燃烧效率和热效率。另外,催化燃烧技术也已成功应用于其他领域,例如家用燃气的催化燃烧,水泥熟料的煅烧,但进一步的深入研究仍是非常必要的,例如石油化工企业中加热炉炉管烧焦技术上的应用研究等等。可见,催化燃烧领域的应用之广,意义之大,在未来的社会发展中,它具有举足轻重的地位,对节能降耗,合理利用资源和保护环境上都具有重要的推动作用。因此,大力推进催化燃烧技术的研究工作,积极推广催化燃烧技术的应用,对社会的发展和环境的保护具有深刻积极地意义。




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