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催化燃燒設備是一種高效處理有機廢氣（VOCs）的技術，其核心原理是通過催化劑降低燃燒反應的活化能，使有機物在較低溫度下（通常200-400℃）發生無焰氧化分解，最終轉化為二氧化碳和水。以下是其工作原理的詳細分步說明： 1. 預處理階段- 目的：去除廢氣中的顆粒物、油霧、水分等雜質，防止催化劑中毒或堵塞。
- 方法：
- 過濾：通過多級過濾（如初效、中效、高效過濾器）去除顆粒物。
- 洗滌：用噴淋塔或濕式除塵器去除水溶性物質和部分酸性氣體。
- 干燥：通過冷凝或吸附劑（如硅膠）去除水分，避免催化劑受潮失效。
2. 預熱階段- 目的：將廢氣加熱至催化劑的起燃溫度（通常200-300℃），確保反應高效進行。
- 方法：
- 電加熱：通過電熱管直接加熱廢氣。
- 熱交換器：利用燃燒后的高溫氣體預熱進入的冷廢氣，實現熱能回收，降低能耗。
3. 催化燃燒反應階段- 核心原理：
- 廢氣中的有機物（VOCs）在催化劑表面吸附，與氧氣發生氧化反應。
- 催化劑（如鉑、鈀、錳等金屬氧化物）降低反應活化能，使反應在較低溫度下快速進行。
- 反應式：
C?H? + (n + m/4)O? → nCO? + (m/2)H?O + 熱量
- 關鍵參數：
- 空速（GHSV）：單位體積催化劑每小時處理的廢氣量，影響反應效率。
- 停留時間：廢氣在催化床層的停留時間，需足夠長以確保完全反應。
- 氧氣濃度：需維持適當比例（通常1-5%）以支持氧化反應。
4. 熱能回收與利用- 目的：回收燃燒產生的熱量，降低運行成本。
- 方法：
- 板式換熱器：將高溫氣體與冷廢氣進行熱交換，預熱進入的廢氣。
- 余熱鍋爐：利用高溫氣體產生蒸汽，用于其他工藝或供暖。
- 蓄熱體：在蓄熱式催化燃燒（RCO）中，通過陶瓷蓄熱體交替儲存和釋放熱量，實現高效熱回收。
5. 排放與監測- 排放處理：
- 反應后的氣體（主要為CO?和H?O）通過引風機排出。
- 若廢氣中含有酸性氣體（如SO?、NOx），需增設脫硫脫硝裝置。
- 監測系統：
- 實時監測進出口VOCs濃度、溫度、壓力等參數，確保處理效率達標（通常≥95%）。
- 配備安全報警裝置（如溫度超限、催化劑失效預警）。
6. 催化劑再生與更換- 再生方法：
- 高溫再生：通入高溫空氣或蒸汽，燒除催化劑表面的積碳或沉積物。
- 化學清洗：用特定溶液清洗催化劑表面，恢復活性。
- 更換周期：
- 催化劑壽命通常為2-5年，受廢氣成分、操作條件影響。
- 失效指標：活性下降、壓降增大、出口VOCs濃度超標。
催化燃燒設備的優勢- 高效節能：熱回收效率可達80%以上，運行成本低。
- 安全環保：無焰燃燒避免高溫明火，減少NOx生成。
- 適應性強：可處理多種VOCs，包括低濃度、大風量廢氣。
- 操作簡便：自動化控制，維護周期長。
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