活性炭催化燃烧设备设计与实际应用问题

　　我国虽然多举措的进行环境保护工作，但由于我国环境保护工作发展较晚，所以我国各地大气污染状况还不容乐观，尤其是VOCs有机废气污染。随着国家对大气环境污染越来越重视，相关的环保产业也随之不断壮大和发展，针对有机废气处理设备也呈现出多种多样，厂家也越来越多，各自也有各自的特点。

　　大部分人对一般处理废气的原理可以理解，但是能否达到预期的处理效果却有所顾虑。武汉催化燃烧设备公司结合以往的实际工作经验和案例，能够为客户提供一套既可靠又经济的VOCs有机废气处理设备。此次针对活性炭催化燃烧设备在设计与实际使用过程中遇到的一些问题和注意点进行探讨。

　　常见的有机废气处理工艺有：活性炭/棉吸附、生物洗涤吸收、等离子、光催化氧化、冷凝回收、催化燃烧、热力焚烧等。但选择哪种合适有效的处理工艺，就需要根据实际情况进行工艺比选。正常情况下，首先需要考虑废气中的污染成分、产生浓度、废气排放量，其次就是要考虑需要的去除效率，在了解上述两方面的基础上，再考虑采用何种工艺。但具体采用哪种工艺合适，还需要进一步对废气的温度、湿度、污染因子特性(熔点、沸点、易燃易爆性、水溶性、是否含有卤素、黏性)以及非有机性污染因子(如：颗粒物)等，做进一步的分析。同时也要兼顾处理工艺的安全性、经济性以及稳定性等。

　　催化燃烧设备是利用贵金属催化剂降低废气中有机物的活化能，使有机物在较低的温度(一般在250～300℃左右，不同成分的有机物，其催化燃烧温度不一样)下发生无焰燃烧。其原理是废气经过催化剂时，先被吸附至催化剂表面，然后在一定的温度下发生催化燃烧，达到净化的目的。目前有机废气处理中常用的催化剂一般为蜂窝状钯金属催化剂和铂金属催化剂，催化燃烧方式有电加热和燃气加热，燃烧类型有直接催化燃烧(CO)和蓄热式催化燃烧(RCO)。催化燃烧一般适用于小风量、高浓度、高温的气态有机物，且废气中不能含有硫、铅、汞、砷及卤素可使催化剂中毒的因子。

　　活性炭催化燃烧设备是活性炭与催化燃烧两者的组合应用。组合使用主要是利用两者之间具有互补性的特点：活性炭吸附适用于大风量、低浓度废气，催化燃烧适用于小风量、高浓度废气，且活性炭催化燃烧设备反应后的余热可回用于活性炭脱附VOCs有机废气。

　　从另一个角度看，此组合工艺可视为活性炭的现场再生利用工艺，既减少了活性炭吸附饱和后的更换处置成本，同时定期的浓缩脱附也避免了因活性炭吸附饱和未及时更换造成的超标排放风险。随着催化燃烧废气处理中应用逐渐增多，相关技术也已趋于成熟。

　　在设计方面，主要是以下几个关键点：

　　一是加热热交换与尾气热回收热交换的设计，

　　二是对催化剂填料层的设计和催化剂选型，

　　三是对设备运行控制和安全控制设计。

　　目前气体加热、热交换、催化剂填料层的设计，都可以查阅相关资料进行设计计算，但将这些设备组合为一个系统进行设计，现就系统在实际工程使用中，发现的一些问题归纳如下：活性炭升温和催化燃烧室升温控制。在使用脱附+催化燃烧时，应将催化燃烧室温度升至工作温度后，然后再对活性炭进行逐步升温脱附；而有些厂家设计在催化燃烧室的温度没有达到设计温度时，就开始对活性炭进行升温脱附，此种情况造成脱附出的废气无法有效的经过催化燃烧室燃烧；

　　催化燃烧室预热：催化室预热时，未对流动的气流进行动态加热，而是对催化室内的空气进行静态加热，导致一旦废气进入催化燃烧室，其催化室温度急速下降，造成达不到催化燃烧的温度；利用催化燃烧的热部分尾气作为活性炭脱附气体。催化燃烧的尾气温度较高，一般300℃左右，为降低能耗，部分厂家设计是利用处理后的尾气作为脱附热气。活性炭的脱附温度只需要80—90℃，利用尾气前必需先对尾气进行降温处理，若不能将温度降至设计范围，就会存在活性炭着火的风险；而且脱附产生的有机废气是浓缩废气，其浓度较高，与高温气体接触也会存在爆炸的风险。如果采用燃气加热，燃气燃烧产生的废气和燃气本身所含部分因子，也会对活性炭、催化剂造成不利影响；再有燃气使用若控制不好，天然气未燃烧直接进入催化装置，一旦点火也会发生爆炸，其风险比电加热更大。

　　 综上所述，设计活性炭催化燃烧设备时采取相应对策避免上述问题的发生，从安全角度考虑，加热系统采用电加热，对脱附气体采用新风，其安全系数更高；从经济角度考虑，活性炭脱附热量采用催化燃烧反应后回收的余热。有时车间VOCs有机废气含有粉尘、硫、铅、汞、砷及卤素等物质，这时就需要在活性炭催化燃烧设备之前加设必要的预处理设备，例如喷淋塔、干式过滤箱、布袋除尘器、低温等离子设备等，具体采用哪些设备还需视现场具体情况来确定。