在化学反应过程中,利用催化剂降低焚烧温度,加速有毒有害气体彻底氧化的方法,叫做催化焚烧法。因为催化剂的载体是由多孔资料制造的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300~450℃的有机气体经过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔资料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体触摸碰撞的时机,提高了活性,使有机气体与氧发生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时发生热量,然后使得有机气体变成无毒无害气体。
催化焚烧设备主要由热交换器、焚烧室、催化反应器、热收回系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如图1所示。其净化原理是:未净化气体在进入焚烧室曾经,先经过热交换器被预热后送至焚烧室,在焚烧室内到达所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
催化焚烧设备设计时应考虑以下几方面问题:
1、气流和温度均匀分布。要使经过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并确保火焰不直接触摸催化剂表面,焚烧室必需具有满足的长度和空间。催化焚烧设备应具有杰出的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火资料,或用双层夹墙结构。
2、便于清洗和更换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和更换催化剂载体。
3、辅佐燃料和助燃。催化焚烧一般选用天然气作辅佐燃料,也可用燃料油、电加热等作辅佐燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引进空气助燃。
4、较高的转化速度。因为催化焚烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以取得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、高温资料的取得,热能的供给,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。