催化燃燒方法是一種實用簡便的有機(jī)廢氣凈化處理技術(shù)

催化燃燒方法是一種實用簡便的有機(jī)廢氣凈化處理技術(shù)，該技術(shù)是將有機(jī)物分子在催化劑表面作用發(fā)生深度氧化轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水的方法，又稱為催化完全氧化或催化深度氧化方法。一種發(fā)明為工業(yè)苯廢氣的催化燃燒技術(shù)，應(yīng)用的是低成本的非催化劑，催化劑基本由CuO、MnO2、銅錳尖晶石、ZrO2、CeO2、鋯、固溶體構(gòu)成，可大大降低催化燃燒的反應(yīng)溫度，提高催化活性，還可以大幅度延長催化劑壽命。一種發(fā)明為催化燃燒催化劑，用于有機(jī)廢氣凈化處理的催化燃燒催化劑，由塊狀的蜂窩陶瓷載體骨架與涂覆其上的涂層以及活性組分組成。該催化劑的涂層由Al2O3、SiO2和一種或幾種堿土金屬氧化物共同形成的復(fù)合氧化物組成，合肥催化燃燒，因而具有良好的耐高溫性能，活性組分以浸漬法擔(dān)載，其有效利用率高。在水泥工業(yè)中，水泥熟料的煅燒是通過煤的燃燒來實現(xiàn)的，煤的燃燒狀況直接影響到水泥熟料的燃燒效果。煤在催化劑作用下，加速氧化物放氧，使煤炭迅速燃燒，提高燃燒的強(qiáng)度。給水泥煅燒提供了足夠熱能，同時也提高了水泥煅燒熱動力，加速熱傳遞，促進(jìn)質(zhì)點、固相、氣相、液相反應(yīng)，提高了物質(zhì)擴(kuò)散速度和相間反應(yīng)速度。已有研究表明，“CHCT”催化劑在水泥熟料煅燒過程中通過對煤炭的催化燃燒可有效促進(jìn)固相反應(yīng)、液相反應(yīng)以及熟料急冷。另有實驗表明，MnO2的催化效果也較好，其佳添加量為8%～ 16%，且對水泥熟料的性能不會產(chǎn)生影響。催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，如圖1所示。其凈化原理是：未凈化氣體在進(jìn)入燃燒室以前，先經(jīng)過熱交換器被預(yù)熱后送至燃燒室，在燃燒室內(nèi)達(dá)到所要求的反應(yīng)溫度，氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行，凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量，活性炭催化燃燒，再由煙囪排入大氣。

催化劑是一種能改變化學(xué)反應(yīng)速度，而在反應(yīng)前后其本身的化學(xué)性質(zhì)沒有改變的物質(zhì)。催化劑通常是由催化活性材料和催化載體構(gòu)成。催化活性材料一般是金屬或金屬氧化物。其中貴重金屬催化劑主要有鉑、鈀和釕等，普通金屬催化劑主要有銅、鉻、鎳、釩、錳、鐵、鈷等金屬及氧化物。催化載體是多孔材料，催化燃燒設(shè)備批發(fā)價格，主要作用是使活性材料具有大的體表面積。催化載體分為金屬載體、陶瓷載體和炭纖維載體。金屬載體一般是以鎳或鎳鉻合金為載體做成的帶、片、丸、絲等形狀，通過 “電鍍”或 “化學(xué)鍍”（即溶液浸漬）將鉑、鈀鍍在這些載體上，并制成便于裝配、拆卸的模屜。以陶瓷為載體的催化劑，一般是以硅—鋁氧化物為載體，其結(jié)構(gòu)有片粒狀和蜂窩狀兩種。一般在陶瓷結(jié)構(gòu)上涂敷一層僅0.13mm厚的α-氧化鋁薄層，把活性的鉑、鈀等金屬催化劑以微晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中，并制成便于裝配、拆卸的模屜。炭纖維載體可制作成線狀、氈狀、網(wǎng)狀等形狀，在載體上涂敷催化活性材料，制成便于裝配、拆卸的模屜1、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并保證火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室必需具有足夠的長度和空間。催化燃燒裝置應(yīng)具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯耐火材料，或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)。石油化工、油漆、電鍍、印刷、涂料、輪胎制造等工業(yè)的生產(chǎn)過程中都涉及到有機(jī)揮發(fā)化合物的使用和排放。有害的有機(jī)揮發(fā)物通常是烴類化合物、含氧有機(jī)化合物、含氯、硫、磷及鹵素有機(jī)化合物，這些揮發(fā)性有機(jī)物如不經(jīng)處理直接排入大氣會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。傳統(tǒng)的有機(jī)廢氣凈化處理方法(如吸附法、冷凝法、直接燃燒法等)均存在缺陷，如易造成二次污染等。為了克服傳統(tǒng)有機(jī)廢氣處理方法的缺陷，人們采用催化燃燒方法來對有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理。

催化燃燒是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以，催化燃燒又稱為催化化學(xué)轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程，大多數(shù)碳?xì)浠衔镌?00~450℃的溫度時，通過催化劑就可以氧化完全。與熱力燃燒法相比，催化燃燒所需的輔助燃料少，能量消耗低，設(shè)備設(shè)施的體積小。但是，由于使用的催化劑的、催化床層的更換和清潔費(fèi)用高等問題，影響了這種方法在工業(yè)生產(chǎn)過程中的推廣和應(yīng)用。國內(nèi)外主要研究的催化劑基本上有兩大類:一類為催化劑，這類催化劑的活性和穩(wěn)定性好，技術(shù)較為成熟，但由于價格高，資源短缺，所以，未能將其產(chǎn)業(yè)化;另一類為非金屬催化劑，主要集中在過渡金屬氧化物催化劑、復(fù)氧化物催化劑(鈣鈦型復(fù)氧化物和尖晶石型復(fù)氧化物)的研究方面。尋找來源豐富、價格低廉、性能相當(dāng)?shù)姆谴呋瘎?，以替代傳統(tǒng)的催化劑用于催化燃燒過程已成為了研究的一個重要方向。鋼鐵工業(yè)是能源消耗大戶，而燒結(jié)工序能耗約占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的10%。我國1990年重點鋼鐵企業(yè)燒結(jié)能耗比國外燒結(jié)能耗(標(biāo)煤55kg/t)高11～ 27kg/t。若按燒結(jié)產(chǎn)量1億t及生產(chǎn)能耗下降2%，其節(jié)煤(焦)總量相當(dāng)于一個大中型煤礦一年的產(chǎn)量。酒鋼(集團(tuán))鋼鐵研究院、安徽工業(yè)大學(xué)與酒鋼(集團(tuán))河西堡鐵廠根據(jù)河西堡鐵廠燒結(jié)用煤和燒結(jié)工藝技術(shù)特點，提出在河西堡鐵廠燒結(jié)原料和技術(shù)條件下進(jìn)行添加催化助燃劑強(qiáng)化燒結(jié)的工業(yè)性試驗。此次工業(yè)性試驗結(jié)果表明，往焦粉中添加焦量0.137%左右的催化助燃劑每噸燒結(jié)礦可節(jié)約焦5.35kg，即節(jié)焦約8.06%。燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)增加3.63%，成品率提高3.44個百分點，燒結(jié)礦的質(zhì)量略有改善。催化燃燒技術(shù)用于燒結(jié)生產(chǎn)，不僅節(jié)能效益顯著，而且產(chǎn)出強(qiáng)度好、FeO含量低的燒結(jié)礦，有利于高爐生產(chǎn)，其技術(shù)和添加設(shè)備并不復(fù)雜，投資少，具有很好的應(yīng)用價值。

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