催化燃燒裝置 是指在催化劑作用下燃燒的裝置或設(shè)備。催化燃燒裝置的工作原理是:借助催化劑使有機廢氣在較低的起燃溫度下進行無焰燃燒,使有機廢氣分解為無毒的二氧化碳和水蒸汽。催化燃燒器電控制系統(tǒng)由PLC控制器、文本顯示器、變頻調(diào)速器、點火器、紫外線傳感器、熱電偶等電控設(shè)備以及風(fēng)機，另外由零壓閥調(diào)節(jié)燃?xì)馀c空氣的比例。HX型系列有機氣體催化燃燒裝置和LF-VC型直接催化分解氧化裝置，以及催化燃燒裝置使用中的不安全因素以及管理措施。

催化燃燒

可燃物在催化劑作用下燃燒 。與直接燃燒相比，催化燃燒溫度較低，燃燒比較完全。催化燃燒所用的催化劑為具有大比表面的貴金屬和金屬氧化物多組分物質(zhì)。例如家用負(fù)載Pd或稀土化合物的催化燃?xì)庠?，可減少尾氣中CO含量，提高熱效率。負(fù)載0.2%pt的氧化鋁催化劑，在500℃下，可將大多數(shù)有機化合物燃燒，脫臭凈化到化學(xué)位移σ=1以下。催化燃燒為無焰燃燒，因此適用于安全性要求高的場合，如以H₂和O₂為原料的燃料電池、用汽油或酒精為原料的懷爐(催化劑為浸Pt石棉)等。如消除化工廠NOx的煙霧，可加燃料到煙霧中，通過負(fù)載型鉑和鈀催化劑，催化燃燒使NOx轉(zhuǎn)化為N₂氣。 采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎褂糜泻怏w中的可燃物質(zhì)在較低的溫度下分解、氧化的燃燒方法。

系統(tǒng)原理

然氣燃料具有熱值高、大氣污染排放物少的優(yōu)點，在一般情況下，天然氣的燃燒仍然會排放一定量的NO由于NO，具有對環(huán)境污染的影響，因此很有必要降低天然氣燃燒過程中N0，的排放量。近十多年的研究表明，催化燃燒技術(shù)完全可能解決上述問題，可以使得燃?xì)馊紵_到低排放的標(biāo)準(zhǔn)，近于零排放，同時可以有效提高爐膛內(nèi)熱效率 。

燃燒器工作原理是當(dāng)需要改變?nèi)紵β蕰r，通過調(diào)節(jié)進入燃燒系統(tǒng)的混合燃?xì)饬縼砀淖冋麄€系統(tǒng)的能量。

目前,國產(chǎn)催化燃燒裝置的工作流程為:

1、廢氣前處理設(shè)備

2、氣一氣換熱器

3、預(yù)熱室

4、催化反應(yīng)器

5、氣一氣換熱器

6、凈化氣體排空 

電控制系統(tǒng)組成及功能

催化燃燒器電控制系統(tǒng) 由PLC控制器、文本顯示器、變頻調(diào)速器、點火器、紫外線傳感器、熱電偶等電控設(shè)備以及風(fēng)機，另外由零壓閥調(diào)節(jié)燃?xì)馀c空氣的比例。催化燃燒電氣控制系統(tǒng)工作過程分為三個狀態(tài)：燃燒器工作狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)及參數(shù)設(shè)定狀態(tài)。在工作狀態(tài)中又分為點火過程和燃燒過程。由安裝的熱電偶檢測出溫度，送文本顯示器顯示。PLc具有模擬量輸入、輸出模塊，檢測火焰燃燒信號和熱電偶溫度信號，將檢測到的信號與設(shè)定的信號經(jīng)過比較運算后，通過0～10 V電信號控制變頻器的輸出頻率來調(diào)整風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，保持燃燒器的燃燒溫度，這就是構(gòu)成以設(shè)定溫度為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)；自動檢測燃燒器溫度信號與設(shè)定的溫度比較，輸出各類報警信號或直接停機。顯示器可以顯示燃?xì)饬髁俊⑷紵郎囟群妥冾l器輸出頻率。設(shè)定參數(shù)和工作狀態(tài)等信息；可以通過顯示器在線調(diào)整運行溫度參數(shù)，修改設(shè)定溫度控制風(fēng)機的運行。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護功能，尤其是較強的邏輯互鎖功能，從而保證系統(tǒng)工作可靠，并且具有較為完善的控制功能。

催化燃燒照片

工作原理

該系統(tǒng)工作過程主要劃分為三種狀態(tài)參數(shù)設(shè)定、燃燒運行和燃燒停止。

1．參數(shù)設(shè)定狀態(tài)

此狀態(tài)為燃燒工作之前做好數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備?？筛鶕?jù)需要分別設(shè)定點火溫度和變頻器起動時的頻率，控制風(fēng)機的風(fēng)量。點火溫度是為了保證點火過程的可靠性。起動頻率保證催化燃燒器在剛點燃時的有焰燃燒，這時的燃燒比不易太低，風(fēng)量不能過大。

2．燃燒運行狀態(tài)

(1)燃燒起動過程

當(dāng)控制系統(tǒng)在待命的狀態(tài)下，接到輸入的起動命令，將進入燃燒運行狀態(tài)，首先是控制系統(tǒng)進行自檢，之后進行前吹掃，變頻器輸出信號控制風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)，空氣風(fēng)量由低速漸變?yōu)楦咚僭僦饾u變?yōu)榈退?，新鮮空氣風(fēng)吹過燃燒爐盤，以保證爐內(nèi)沒有殘留燃?xì)獾拇嬖冢ＷC點火過程的安全可靠。具體操作是變頻器先起動，PLc模擬輸出信號使變頻器頻率從起動設(shè)定頻率開始上升，達到一定頻率后保持一定時間后再下降，完成起動前的吹掃。之后，發(fā)出點火信號，高壓點火器工作，同時打開點火管道的閥門，小火點燃。通過紫外線傳感器的檢測到期小火點燃后，打開主燃?xì)忾y門。這時催化燃燒爐盤進行有焰燃燒，直到檢測溫度信號達到設(shè)定的點火關(guān)閉溫度，點火閥門關(guān)閉，完成點火過程，進入到燃燒調(diào)節(jié)階段。

(2)燃空比的調(diào)定

有文獻表明，催化燃燒時的“燃?xì)?空氣比值”范圍一般在4%～11%之間；在一定的燃燒條件之下，燃/空比為6%時，天然氣就能實現(xiàn)較好的催化燃燒效果，燃燒系統(tǒng)就可以得到最大的熱效率，同時又能取得較好的排放效果。

本系統(tǒng)的燃?xì)庖豢諝獗鹊恼{(diào)節(jié)是通過零壓閥實現(xiàn)的。當(dāng)改變風(fēng)機的空氣風(fēng)量時，燃/空比也能隨之被改變，以達到催化燃燒器燃燒工作的要求。在起動時只要調(diào)節(jié)輸出變頻器的頻率就能達到點火時要求的從有焰燃燒到催化燃燒的燃/空比的變化。

(3)燃燒溫度調(diào)節(jié)

燃燒器溫度調(diào)節(jié)可以通過文本顯示器的鍵盤輸入，改變變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量。當(dāng)風(fēng)量增大，燃燒溫度超過設(shè)定值，則PLc控制變頻器降低輸出頻率，減少出風(fēng)量來穩(wěn)定燃燒器的溫度。若變頻器輸出頻率低于設(shè)定值(風(fēng)機出風(fēng)量頻率，設(shè)為5 Hz)，而出風(fēng)量仍高于設(shè)定值時，PLc開始計時，若在一定時間內(nèi)，降低到設(shè)定值，PLc放棄計時，繼續(xù)變頻調(diào)速運行；若在一定時間內(nèi)溫度仍高于設(shè)定，PLc將繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至達到設(shè)定值。由PLc經(jīng)PID運算后控制變頻器的頻率輸出；如溫度不夠，則頻率上升，延時保持一定時間。反之亦然。

3．燃燒停止?fàn)顟B(tài)

燃燒器的停止是在接受到文本顯示器發(fā)來的停止命令，首先將主燃?xì)忾y關(guān)斷，然后，系統(tǒng)進行后吹掃，進行驅(qū)散殘余燃?xì)?，并對燃燒盤進行強制風(fēng)冷降溫。經(jīng)過一段時間之后，關(guān)閉風(fēng)機，變頻器停止工作，完成燃燒器停機過程。

分解氧化裝置原理說明

將有機廢氣直接引入催化燃燒裝置，在開始階段需通過電加熱器將其溫度升高至反應(yīng)需要的溫度，廢氣在催化催化劑作用發(fā)生氧化放熱反應(yīng)生成無害的H₂O和CO₂，分解后釋放出的熱量通過熱交換器加熱進入催化床的有機廢氣，當(dāng)有機廢氣的濃度達到一定的濃度時，放熱和熱交換所需要熱量達到平衡，無需電加熱，通過自身平衡處理掉高濃度有機廢氣。上述過程可通過PLC系統(tǒng)控制柜全自動操作 。

催化分解法已成為凈化高濃度有機廢氣的有效手段，特別適宜治理噴涂、油墨印刷等在烘干過程中排出的高濃度有機廢氣。因烘干廢氣溫度和有機物濃度都較高，對分解反應(yīng)及熱量回收有利，減少設(shè)備運行及投資費用。

設(shè)備特點

1. 適合處理高溫、高濃度、連續(xù)性產(chǎn)生的有機廢氣

2．不產(chǎn)生二次污染，設(shè)備投資及運行費用低；

3．催化低溫分解，預(yù)熱時間短，能耗低，催化劑使用壽命長，催化分解凈化率高達97%以上；

4．設(shè)備運行穩(wěn)定，可靠，活動件少，檢修系統(tǒng)配備完善，操作維修方便；

5．整個運行過程中實現(xiàn)全自動化PLC控制，方便，可靠；

6．系統(tǒng)安全設(shè)施完善，配有阻火器，泄爆口，運行時出現(xiàn)的異常情況將報警并自動停機。

催化燃燒裝置

HX型系列有機氣體催化裝置目前第六代產(chǎn)品已被國內(nèi)外用戶廣泛地使用，取得了顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。該產(chǎn)品采用了IEC—439國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。該產(chǎn)品以優(yōu)良的性能、可靠的質(zhì)量，獲得了眾多的殊榮，深受新老用戶的一致好評 。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點

HX型系列產(chǎn)品設(shè)計獨特，布局合理、被廣大用戶和專家總結(jié)出以下特點：

1 .操作方便：設(shè)備工作時，實現(xiàn)自動控制。

2 .能耗低：設(shè)備啟動，僅需15～30分鐘升溫至起燃溫度，耗能僅為風(fēng)機功率，濃度較低時自動補償。

3 .安全可靠：設(shè)備配有阻火除塵系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、超溫報警系統(tǒng)及先進自控系統(tǒng)。

4 .阻力小，凈化率高：采用當(dāng)今先進的貴金屬鈀、鉑浸漬的蜂窩狀陶瓷載體催化劑，比表面積大。

5 .余熱可回用：余熱可返回烘道，降低原烘道中消耗功率；也可作其它方面的熱源。

6 .占地面積?。簝H為同行業(yè)同類產(chǎn)品的70%~80%，且設(shè)備基礎(chǔ)無特殊要求。

7 .使用壽命長：催化劑一般8000小時更換，并且載體可再生。

設(shè)備應(yīng)用范圍

1. 可用于有機溶劑的凈化處理（苯、醇、酮、醛、酯、酚、醚、烷等混合有機廢氣）。

2. 適用于電線、電纜、漆包線、機械、電機、化工、儀表、汽車、自行車、摩托車、發(fā)動機、磁帶、塑料、家用電器等行業(yè)的有機廢氣凈化。

3. 可用于各種烘道、印鐵制罐、表面噴涂、印刷油墨、電機絕緣處理、皮鞋粘膠等烘干流水線，凈化各工序產(chǎn)生的有機廢氣。

工藝流程

本裝置是利用催化劑做中間體，使有機氣體在較低的溫度下，變無害的水和二氧化碳。

選型及注意

1. 廢氣成分中，不含下列物質(zhì)：

有高粘性的油脂類。

磷、鉍、砷、銻、汞、鉛、錫。

高濃度的粉塵

2. 設(shè)備選型時，請注明廢氣成份、濃度及出口溫度。

3. 設(shè)備安裝場所無腐蝕性氣體，并有良好的防雨措施。

4. 設(shè)備所需電源為：三相交流380V，頻率50Hz。

不安全因素

在工業(yè)生產(chǎn)中，有大量的含苯類、醇類、酮類等有機廢氣散發(fā)。危害工人的健康并污染環(huán)境。80年代以來,催化燃燒裝置作為一種治理有機廢氣污染的手段,在我國取得了相當(dāng)大的成效。但是,在催化燃燒裝置的設(shè)計、加工、應(yīng)用過程中,還存在一些潛在的不安全因素。在北京、上海、沈陽等地就曾出現(xiàn)過因安全措施不得力而發(fā)生起火、爆炸的事故。因此,應(yīng)用催化燃燒裝置的安全問題應(yīng)引起足夠的重視 。

事故隱患,重時裝置將發(fā)生火災(zāi)和爆炸。為此,國家應(yīng)統(tǒng)一制定關(guān)于催化燃燒治理有機廢氣的濃度控制標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計規(guī)范。除上述因素外,從技術(shù)角度考慮,以下幾點不安全因素也值得注意:

一、有機氣體的爆炸下限與溫度有關(guān)。

通常,溫度愈高,反應(yīng)速度愈快,爆炸極限范圍愈大。當(dāng)進入催化燃燒裝置的有機廢氣濃度過大時,催化燃燒裝置的溫度將會升高,加之自前國產(chǎn)催化燃燒裝置均未設(shè)置廢氣濃度檢測和控制設(shè)備,而溫度升高后的有機廢氣的爆炸下限值將比手冊給出的值要小,再加上裝置中有機廢氣成分混合的不均勻性,在局部區(qū)域可能超過高溫條件下廢氣的真實爆炸下限,則有爆炸的危險。

二、一般來講,大多數(shù)有機廢氣中的有機成份在同樣爆炸下限濃度下,所含的燃燒熱值可視為相同值,每1%的爆炸下限值約含熱值1868千焦/牛·米勺如果完全燃燒,即熱值全部用于使廢氣本身升溫,則1%的爆炸下限值的廢氣燃燒可使廢氣升溫15.3℃；當(dāng)廢氣濃度達到25%的爆炸下限值時,可使廢氣本身溫度升高。

管理措施

鑒于我國目前應(yīng)用催化燃燒裝置的現(xiàn)狀,建議有關(guān)部門強化對催化燃燒裝置的設(shè)計、生產(chǎn)和應(yīng)用幾方面的管理,著重采取以下措施:

一、組織各方面的力量,對催化燃燒裝置應(yīng)用中出現(xiàn)過的事故進行調(diào)查分析,總結(jié)教訓(xùn)。

二、制定嚴(yán)格的安全使用標(biāo)準(zhǔn),做到有章可依。

三、對目前生產(chǎn)、設(shè)計催化燃燒裝置的單位,應(yīng)進行有關(guān)安全技術(shù)檢查。如沒有勞動保護部門的生產(chǎn)和設(shè)計資格認(rèn)可,應(yīng)禁止盲目生產(chǎn)和設(shè)計。

四、在各項采用催化燃燒裝置治理有機廢氣的工程中,應(yīng)有勞動保護部門參加,對其安全措施進行審查。、如沒有良好的消防預(yù)警和安全控制措施的設(shè)計工程,應(yīng)不許開工,以確保安全。

五、建議設(shè)立一個針對催化燃燒技術(shù)的安全教育培訓(xùn)點,培訓(xùn)操作人員,增強安全意識。

六、產(chǎn)生有機廢氣的地方大都是重點防火部位,建議科研單位針對應(yīng)用中的安全技術(shù)進行更加深入的研究。