催化燃燒凈化法與直接燃燒凈化法一樣,均屬于熱力破壞法,其機(jī)理都是氧化和熱裂解、熱分解廢氣中的有機(jī)成分,分解為害的二氧化碳和水。其原因是催化燃燒的溫度要比熱焚燒的溫度低得多,而且效率高、能耗低、壓降小、所需設(shè)備體積小、造價(jià)低,不產(chǎn)生氮氧化物。
催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng),其實(shí)質(zhì)是活/氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低活化能,同事使反應(yīng)分子富集于表面提高了反應(yīng)速率。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下,發(fā)生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H2O2,同時(shí)放出大量熱能。
催化燃燒的特點(diǎn):
1.起燃溫度低,節(jié)省能源。有機(jī)廢氣催化燃燒與直接燃燒相比,具有起燃溫度低,能耗小的顯著特點(diǎn);
2.適用范圍廣,催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體。對(duì)于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、又沒有回收價(jià)值的廢氣,采用吸附-催化燃燒法的處理效果;
3.處理效率高,二次污染,用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上,終產(chǎn)物為無害的CO2和H20,因?yàn)闊o二次污染問題,此外,由于溫度低,能大量減少NOx的生成。
催化燃燒是放熱反應(yīng),放熱量的大小取決于有機(jī)物的種類及其含量。依靠廢氣燃燒的反應(yīng)熱,維持催化燃燒過程持續(xù)進(jìn)行是經(jīng)濟(jì)的操作方法,而能否以自熱維持體系的正常反應(yīng),則取決于燃燒過程的放熱量、催化劑的起燃溫度、熱量回收率、廢氣的初始溫度。以凈化含甲苯的廢氣為例,設(shè)3種廢氣中分別含有甲苯2000、1000、500?mg/m3,催化劑的相應(yīng)起燃溫度分別為200、250、300℃,廢氣的初始溫度分別為30、150℃,熱交換器的效率與需補(bǔ)充能量的關(guān)系如表2所示(表中t1、t2、t3、t4、t5分別表示廢氣初始溫度、經(jīng)熱交換器預(yù)熱后的溫度、進(jìn)催化床的溫度,出催化床的溫度及凈化氣經(jīng)熱交換器換熱后放空的溫度)。從表2可見,熱交換器的效率越高,催化劑的起燃溫度越低,廢氣的初始溫度越高,實(shí)現(xiàn)自熱運(yùn)轉(zhuǎn)可能/越大。而5000mg/m3左右的有機(jī)物殘留量在工業(yè)有機(jī)廢氣中是常見的,只要熱交換器的換熱效率達(dá)到50%~60%,就可利用熱交換器回收燃燒反應(yīng)熱來維持催化燃燒體系的進(jìn)行。