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有机废气处理的几种方法介绍  

发布时间:2018/10/19
有机废气处理的几种方法介绍

产品介绍 

燃烧法有机废气处理设备是基于废气中有机化合物可以燃烧氧化的特性,目的是通过燃烧将废气中可氧化的成分转化为无害物质,在废气中含纯碳氢化合物的情况下,将其转化为CO2和H2O。当然,由于有机废气中所含有害物质的成分不同(比如:可以是纯碳氢化合物,含硫、氟、氯等烃类物质或含尘等废气)、浓度不同(废气含有机物的浓度可以从感觉到的气味,每立方米几毫克到几百克甚至更多)、燃烧过程温度的控制因素的不同以及不同的燃烧方式等,可能存在各种氧化还原反应和热分解反应。此外,燃烧过程始终伴随热量的产生,因此不同的热量回收和利用方式,也构成了不同类型的燃烧方法和燃烧装置。
 
直接燃烧设备
 
      直接燃烧是将有机废气当做燃料来燃烧,通常适用于废气中所含可燃物的浓度非常高,其浓度一般高于爆炸浓度上限,而且它具有相应高的燃烧热值,即不需添加辅助燃料也能维持燃烧所需的温度。

      虽然废气中的可燃物浓度很低,但有时也可将其送到生产中已有的燃烧室中直接燃烧,例如将有机废气代替锅炉燃烧室所需的空气,否则只能采用热力燃烧,即添加辅助燃料来燃烧,直接燃烧法不适用于大风量、低浓度的有机废气处理。

      要实现完全燃烧的先决条件是:除了要有足够高的温度外,还要使可燃物与空气获得良好的混合,以及具有足够的空气量(氧气)。当空气量不足时,则燃烧不完全,在废气中还存在未燃尽的有机物,若空气过剩量太高,则温度降低,燃烧同样也不完全或低于着火点而熄火。

      此外,要使一种可燃物/空气混合物能着火,可燃物的浓度必须在着火界限范围内(即爆炸极限浓度范围内)。着火下限表示可燃物的量不足,着火上限表示可燃物过剩。这就表示:在采用直接燃烧法时,若可燃物/空气混合物的浓度处于爆炸极限范围内,则存在易燃、易爆和火焰经管道回火的危险性,因此必须采取相应的安全措施;

      若废气中可燃物的浓度超过爆炸上限,则必须补充空气,借以保证有机废气在氧量充足的条件下达到完全燃烧。若浓度处于爆炸范围内,一般可用空气或惰性气体将其稀释至爆炸下限以下,但此时也必然增加了辅助燃料的消耗。

      直接燃烧法的燃烧温度一般约在1100℃左右。常用的设备有炉、窑以及像炼油、石化工业中常见的火炬等。
 
热力燃烧设备
 
      因为有机废气中所含可燃物的浓度极低,不能着火和依靠自身来维持燃烧,所以必须借助辅助燃料燃烧产生的热量来提高废气温度,使废气中VOC氧化并转化成无害物质,经典的有机废气热力燃烧设备主要由辅助燃烧器和燃烧室组成。当燃烧室温度达到可以点燃有机废气时,才将废气引入燃烧室中进行氧化燃烧,然后净化后的气体经过烟囱排入大气。
 
      根据废气中空气含量的大小(即氧含量),采用不同的燃烧器,即必须补充助燃空气。为保证有机废气能完全氧化,废气再燃烧室中要有足够的停留时间,一般为0.3-0.5s,以及足够高的温度,一般为720-850℃;当然也有高温热力焚烧炉,温度可至850-1250℃,这要视有机废气的种类、成分、排放标准而定。
 
      以上经典的有机废气热力焚烧炉,由于结构简单、投资费用少、操作方便。而且几乎可以处理一切有机废气和达到法规的排放要求,因此在20世纪90年代以前应用极为普遍。但是,这种焚烧炉的燃料消耗高也不回收热量,极不经济,所以目前已被费油热量回收系统的热力燃烧装置所代替。
 
蓄热式燃烧设备
 
      在热力燃烧装置的操作费中,主要部分来自辅助燃料的消耗,在许多情况下,常用废气预热器来降低燃料消耗,即通过冷却净化器来预热废气,使得达到燃烧室温度只需要少量的燃料。当预热温度足够高时,如果废气中可燃物的燃烧热值足以达到反应温度而不需添加辅助燃料,则成为自供热操作,但是,如果废气中可燃物的含量很低,这就表示要求选用更高的预热温度。

 在有机废气处理的诸多方法中,蓄热式燃烧设备(RTO)应用较广,一方面是因为只要充分满足燃烧过程的必要条件,燃烧法可以使有害物质达到完全燃烧氧化变为无害物质,即达到规定的排放要求,另一方面,燃烧法的经济性主要取决于过程热量的回收和利用程度,特别在RTO的情况下,由于过程的热回收率很高(一般在95%以上),通常只需要补充少量的辅助燃料,而当废气中有机物浓度达到一定值时(一般大于2-3g/m3,视有机物种类、成分而定),即可实现自供热操作,而不必添加辅助燃料。
 
      此外,RTO的操作维护十分简单、可靠,不需经常更换零部件和使用寿命较长。此外,有些净化方法在处理后,常常还要用RTO作最后处理才能达到磅房要求。当然,其缺点是:容积较大,一次性投资费用较高。
 
催化燃烧设备
 
      催化燃烧是采用催化剂来催化有机废气的燃烧过程,催化剂可以降低有机物氧化所需的活化能,并提高反应速率,从而可以在较低的温度下进行氧化燃烧,使有机物转化为无害物质,在催化燃烧时,一般采用固体催化剂,因此涉及的是非均相催化反应。
 
      有机废气催化燃烧时所用的催化剂大多以陶瓷材料作为载体,并做成颗粒、圆柱体和蜂窝等形状。
 
      在考虑催化装置时候,还需要注意三个因素,废气风速、温度、压降。
 
      风速:即每小时、每立方米废气处理量,这决定了设备的尺寸,通常在10000-20000Nm3/(m3·h),对于难分解的有机物选用空速小于5000 Nm3/(m3·h)。
 
      温度:温度高低主要取决于风速以及需要处理的有机物的性质,为确保有机物的完全氧化,一般在200-450℃范围内。
 
      压降:气速大小、催化剂的形状和结构以及床层高度决定压降的大小,对于颗粒状催化剂,其压降一般在10kPa/m,而蜂窝催化剂的压降约为1kPa/m。为保证通过床层时具有良好的气体分布,必须有一个最低的压降;但从节能要求,压降应尽可能低。
 
      虽然催化燃烧与非催化热力燃烧相比其氧化温度明显要低得多,使有害物质的转化操作能更为经济,但其缺点是:对所处理的有机废气有一定要求,即不能含有使催化剂中毒、抑郁反应、堵塞或覆盖催化剂活性中心的物质;此外,催化剂的费用和经常需要更滑也制约了其应用。