催化燃燒設(shè)備介紹以及設(shè)計時應(yīng)考慮的問題-河北蘭昊環(huán)??萍加邢薰?

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  4. 催化燃燒設(shè)備介紹以及設(shè)計時應(yīng)考慮的問題

    發(fā)布時間:2020-04-18 發(fā)布者:蘭昊環(huán)保

    燃燒過程


    在化學(xué)反應(yīng)過程中,利用催化劑降低燃燒溫度,加速氣體氧化的方法,叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的,具有較大的比表面積和合適的孔徑,當(dāng)加熱到300~450℃的氣體通過催化層時,氧和氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上,增加了氧和氣體接觸碰撞的機會,提高了活性,使氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而生成CO2和H2O,同時產(chǎn)生熱量,從而使得氣體變成氣體。


    催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成,如右圖所示。其凈化原理是:未凈化氣體在進入燃燒室以前,先經(jīng)過熱交換器被預(yù)熱后送至燃燒室,在燃燒室內(nèi)達到所要求的反應(yīng)溫度,氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進行,凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量,再由煙囪排入大氣。


    催化燃燒裝置設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾方面問題:


    1、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻,并火焰不直接接觸催化劑表面,燃燒室需具有足夠的長度和空間。催化燃燒裝置應(yīng)具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯耐火材料,或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)。


    2、便于清洗和更換。催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計成裝卸方便的模屜結(jié)構(gòu),便于清洗和更換催化劑載體。


    3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用tianran氣作輔助燃料,也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體,如果凈化后的氣體不能作為助燃,則應(yīng)引入空氣助燃。


    4、較高的轉(zhuǎn)化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應(yīng),所以,無論反應(yīng)進行到什么階段,都應(yīng)在盡可能高的溫度下進行,以獲得較高的轉(zhuǎn)化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制,如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得,熱能的供應(yīng),以及是否伴有副反應(yīng)等。因而實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實際情況恰當(dāng)?shù)剡x擇。


    催化劑

    催化劑是一種能改變化學(xué)反應(yīng)速度,而在反應(yīng)前后其本身的化學(xué)性質(zhì)沒有改變的物質(zhì)。催化劑通常是由催化活性材料和催化載體構(gòu)成。催化活性材料一般是金屬或金屬氧化物。其中貴重金屬催化劑主要有鉑、鈀和釕等,普通金屬催化劑主要有銅、鉻、鎳、釩、錳、鐵、鈷等金屬及氧化物。催化載體是多孔材料,主要作用是使活性材料具有大的體表面積。催化載體分為金屬載體、陶瓷載體和炭纖維載體。金屬載體一般是以鎳或鎳鉻合金為載體做成的帶、片、丸、絲等形狀,通過 “電鍍”或 “化學(xué)鍍”(即溶液浸漬)將鉑、鈀鍍在這些載體上,并制成便于裝配、拆卸的模屜。以陶瓷為載體的催化劑,一般是以硅—鋁氧化物為載體,其結(jié)構(gòu)有片粒狀和蜂窩狀兩種。一般在陶瓷結(jié)構(gòu)上涂敷一層僅0.13mm厚的α-氧化鋁薄層,把活性的鉑、鈀等金屬催化劑以微晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中,并制成便于裝配、拆卸的模屜。炭纖維載體可制作成線狀、氈狀、網(wǎng)狀等形狀,在載體上涂敷催化活性材料,制成便于裝配、拆卸的模屜。


    性能要求


    催化劑是催化燃燒法的核心,一種好的催化劑須具備催化、熱穩(wěn)定性好、、壽命長等特性。


    1、。催化劑的活性好壞直接影響催化燃燒的化學(xué)轉(zhuǎn)化率。而轉(zhuǎn)化率不僅與催化活性材料自身的活性有關(guān),而且與催化載體的物理形狀有著直接關(guān)系。所以,在選擇適應(yīng)的催化活性材料的同時,還須考慮催化載體的物理形狀,催化劑有較高的活性,達到催化燃燒凈化的目的。


    2、熱穩(wěn)定性好。由于廢氣的溫度隨時變化,如果催化劑不能適應(yīng) 范圍內(nèi)的溫度變化,催化劑的性能就會下降,凈化效率就會降低。因此,催化劑須具備適應(yīng)范圍內(nèi)的溫度變化。


    3、。在催化燃燒過程中,催化劑往往會因高溫、振動和氣流等因素的作用,使催化劑產(chǎn)生破裂和磨損,破裂和磨損會造成催化劑的活性降低,增加催化劑床層的壓降,影響凈化效果。


    4、壽命長。催化活性材料大都比較昂貴,所以,設(shè)計時選用催化劑時應(yīng)盡量使用壽命較長的催化劑。


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