催化燃燒設備的工藝流程設計包括三個階段,分別為預處理、吸附操作、脫附與催化燃燒,下面為您詳細講述。
1、預處理
對于有機廢氣,人們應首先開展水噴淋,去除廢氣內部的雜塵、可溶性有機物。噴淋后,氣體內部具有大量水分和少量粉塵,為避免水分與粉塵影響活性炭吸附床的有效運行,人們需要在處理時利用高效率的過濾器進行過濾。
2、吸附操作
經過預處理的有機廢氣,在風機的作用下引入吸附床,將其均勻地分布在活性炭表面。依據分子間的范圍,活性炭會將有機廢氣吸附在表面,這一過程耗時較少,但時間越長,吸附越徹底。二者之間不會發生較大的化學反應,而有機廢氣卻達到較高的凈化效果。經過凈化后的潔凈廢氣可以達到環保部門規定的污染物排放標準。此外在風機的作用下,可以達到離地15m高空排放的標準。每套廢氣凈化處理系統含多個級別的吸附床,兩套用來吸附,一套用來脫附,設備之間可以實現輪流操作。
3、脫附與催化燃燒
在活性炭吸附到飽和程度后,切換到脫附床。脫附需要外加熱量,加熱裝置安裝在催化氧化床的內部,開啟后同時預熱催化劑。催化氧化床達到設定的溫度后,將熱空氣引入脫附床內部,有機廢氣在加熱的作用下從活性炭表面全部解析出來。
高濃度的有機廢氣在外力的作用下進入氧化床中,通過金屬鉑的催化作用,被燃燒分解為水和二氧化碳,廢氣通過這一操作得到凈化。這一燃燒過程的特征為低溫、快速以及無焰,并產生較大的熱量。我們可以將活性炭再次回用到有機廢氣的脫附與燃燒氧化中,從而降低能源消耗。
催化燃燒設備過程在有機廢氣濃度較大時,燃燒產生的熱量過多會導致催化氧化床的溫度較大,進而影響整個廢氣處理系統的安全性。為此,設計的系統含有冷空氣補充裝置,它可以引入新鮮空氣來降低反應溫度,從而保證系統操作的安全性。
RTO的運行能耗主要是電和燃料。一旦設備定型了,電耗基本恒定,風機可采用變頻控制省電,這里不做討論,我們主要討論燃料的問題。因廢氣風量、濃度的不穩定,在啟動及運行過程中,需要經常補充燃料(常用柴油、天然氣)以維持燃燒室溫度。
燃料消耗多少,關鍵取決于蓄熱陶瓷的蓄熱能力,通常以能夠維持正常運行而不需補充燃料所需的最低VOC濃度來衡量能耗高低。此數值越低,則能耗越低。性能超好的RTO此數值可達450×10-6mg/L。另外,能量損耗主要是尾氣帶走的熱量和表面散熱損失,尾氣帶走熱量與廢氣量和進出口溫差相關,尾氣溫度越低、進出口溫差越大,則能耗越低。表面散熱損失體現在箱體表面溫度與環境的溫度差,保溫效果好則溫差小,散熱損失小。當然,能耗還有可能跟局部地方保溫薄弱及高溫氣體泄漏有關。
企業在選擇RTO時,設計廠家的風量及有機物濃度參考值需要綜合考慮,風量選擇過大,VOCs濃度偏小,運行能耗高。風量選擇過小,VOCs濃度偏大,容易在爐膛發生回火、閃爆等安全事故,且高濃度有機廢氣在輸送過程中也容易因靜電等發生爆炸事故。因此,設計時應適當放大風量,降低安全風險。還可以采用變頻控制等手段,根據生產情況調節風機風量,以降低能耗。