催化燃烧是一种典型的气固相催化反应,通过催化剂的帮助降低了反应的活化能,使其在200℃的较低的点火温度下无焰燃烧,在固体催化剂的表面发生有机物的氧化,同时产生CO2和H2O,并释放出大量的热量。由于其氧化反应温度低,在空气中N2的高温NOx的形成被大大地抑制,并且催化剂具有选择性催化。可以限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化过程,使得它们中的大部分形成分子氮(N2)。
相较于传统的火焰燃烧法,催化燃烧具有很大的优势。
(1)点火温度低,能耗小,废气治理设备,燃烧稳定,甚至在点火温度后,可在没有外部传热的情况下完成氧化反应。
(2)净化,污染物(如氮氧化物、不完全燃烧产物)排放水平低。
(3)自适应氧浓度范围大,噪声小,无二次污染,燃烧轻松,催化燃烧运行成本低廉,操作和管理也非常方便。
RTO和RCO技术的设备对比
RTO,是指蓄热式热氧化技术,英文名为“Regenerative Thermal Oxidizer”。RTO蓄热式热氧化回收热量采用一种新的非稳态热传递方式,原理是把有机废气加热到760℃以上使废气中的VOC氧化分解成CO2和H2O。氧化产生的高温气体流经的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,此蓄热用于预热后续进入的有机废气,从而节省废气升温的燃料消耗。RTO技术适用于处理中低浓度(100-3500mg/m3)废气,分解效率为95%-99%。
RCO,是指蓄热式催化燃烧法,英文为“Regenerative Catalytic Oxidation Oxidition”。RCO蓄热式催化燃烧法作用原理是:步是催化剂对VOC分子的吸附浓缩,提高废气的浓度,第二步是催化氧化阶段降低反应的活化能,提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下(250—300℃),发生无焰燃烧,分解成CO2和H2O,同时放出大量的热量。与直接燃烧相比,具有起燃温度低,能耗小的特点,某些情况下达到起燃温度后无需外界供热,反应温度在250-400℃。
沸石吸附浓缩转轮的技术特点:
(1)特别适用于处理大风量、低浓度的有机废气,净化效率稳定;
(2)转轮低压损、无吸附损耗、对于高沸点的挥发性有机气体,也能够有效处理;
(3)沸石转轮由无机氧化物组成,具有不燃性,使用安全;
(4)转轮热稳定性极高,反复通过加热脱附来实现再生,使用寿命可达到10年左右;
(5)喷漆废气和烘干废气一起参与吸附浓缩,使进入RTO处理的废气量大幅降低且节约能耗,大大节省了RTO设备投资和运行费用。
另外活性炭也可作为废气的吸附剂,但在工业应用中,其对废气有较高的湿度要求,通常小于50%左右;而且活性炭存在再生困难、吸附性能受水气影响大、吸附饱和时在热气流再生过程中安全性较差、易发生火灾等缺陷。
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