鑄造廠澆鑄車間的催化燃燒設(shè)備安裝案例，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(shí)，通過催化劑就可以氧化 。在化學(xué)反應(yīng)過程中，利用催化劑降低燃燒溫度，加速有毒有害氣體 氧化的方法，叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的，具有較大的比表面積和合適的孔徑，當(dāng)加熱到300~450℃的有機(jī)氣體通過催化層時(shí)，氧和有機(jī)氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上，增加了氧和有機(jī)氣體接觸碰撞的機(jī)會(huì)，提高了活性，使有機(jī)氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而生成CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生熱量，從而使得有機(jī)氣體變成 無害氣體。(1)催化劑定義催化劑是一種能提高化學(xué)反應(yīng)速率，控制反應(yīng)方向，在反應(yīng)前后本身的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的物質(zhì)。

(2)催化作用機(jī)理 催化作用的機(jī)理是一個(gè)很復(fù)雜的問題，這里僅做簡介。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程中，催化劑的加入并不能改變原有的化學(xué)平衡，所改變的僅是化學(xué)反應(yīng)的速度，而在反應(yīng)前后，催化劑本身的性質(zhì)并不發(fā)生變化。那么，催化劑是怎樣加速了反應(yīng)速度呢了既然反應(yīng)前后催化劑不發(fā)生變化，那么催化劑到底參加了反應(yīng)沒有?實(shí)際上，催化劑本身參加了反應(yīng)，正是由于它的參加，使反應(yīng)改變了原有的途徑，使反應(yīng)的活化能降低，從而加速了反應(yīng)速度。例如反應(yīng)A+B→C是通過中間活性結(jié)合物(AB)過渡而成的，即：A+B→[AB]→C其反應(yīng)速度較慢。當(dāng)加入催化劑K后，反應(yīng)從一條很容易進(jìn)行的途徑實(shí)現(xiàn)：A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K

中間不再需要[AB]向C的過渡，從而加快了反應(yīng)速度，而催化劑并未改變性質(zhì)。

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，如右圖所示。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，再由煙囪排入大氣。

有機(jī)廢氣催化燃燒處理，設(shè)備主要部件介紹?①?活性碳吸附床：

○?吸附系統(tǒng)采用二個(gè)吸附床并聯(lián)而成，為了節(jié)省占地面積，二個(gè)吸附床上下疊放。?○?由于脫附再生時(shí)活性碳床內(nèi)有高溫氣體，所以吸附床采用雙層隔熱保溫措施。?②?催化燃燒裝置：

○?廢氣加熱采用無污染、運(yùn)行穩(wěn)定的電加熱方式，電加熱室內(nèi)的總功率為24kw，電熱管分成二組、由電控箱自動(dòng)控制，當(dāng)廢氣溫度低于一定溫度時(shí)（可設(shè)定）電熱管會(huì)自動(dòng)接通電源給廢氣加熱，當(dāng)廢氣溫度高于一定溫度時(shí)（可設(shè)定）電熱管會(huì)自動(dòng)斷開一組、二組或全部電源以節(jié)約電能及達(dá)到安全運(yùn)行。?○?電熱管選用耐熱耐用的不銹鋼電熱管。

○?催化燃燒裝置由內(nèi)膽和外殼組成，內(nèi)外殼間填滿隔熱材料保證爐體外壁溫度在?60℃以下，以防燙傷操作人員和節(jié)約能源。內(nèi)膽和外殼選用碳鋼材料制作。?○?催化燃燒裝置增加了管式熱交換器，燃燒后的高溫氣體經(jīng)過熱交換器時(shí)會(huì)把部分?熱能傳遞給未處理的低溫有機(jī)廢氣，使熱能得到充分利用，節(jié)約能源。

○?催化室內(nèi)的催化劑選用浙大生產(chǎn)的（KMK-22型）球狀顆粒催化劑催化劑?,載體三?氧化二鋁，外表涂層鉑和鈀。

③?活性碳：

吸附活性碳選用蜂窩狀活性碳。?活性碳的規(guī)格：100×100×100 蜂窩狀活性碳比表面積大。 蜂窩狀活性碳流體阻力小。 蜂窩狀活性碳對漆霧不敏感。?活性碳填充量：活性碳的質(zhì)量和數(shù)量

決定著廢氣處理設(shè)備凈化效率的高低，所以要在保證合格排放的基礎(chǔ)上，合理配置活性碳的填充量，本裝置活性碳的填充量如下表：

設(shè)備風(fēng)量（m3/h）設(shè)備單元數(shù)（個(gè)）單元填量（m3）總填充量（m3）

5000 2 1×1×0.8?=?0.8 1.6

④?電氣控制系統(tǒng)：

○?電控系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能。

手動(dòng)控制時(shí)各項(xiàng)設(shè)備可獨(dú)立啟動(dòng)；自動(dòng)控制時(shí)各項(xiàng)設(shè)備自動(dòng)按程序啟動(dòng)。

○?本控制系統(tǒng)通過PLC采集現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)和信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，動(dòng)態(tài)畫面顯示等實(shí)現(xiàn)監(jiān)視的功能，對于運(yùn)行事故能預(yù)先自動(dòng)判斷、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、及相關(guān)信息并及時(shí)報(bào)警，故障代碼以文本形式顯示。整個(gè)系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定、安全、高效、低耗運(yùn)行。

○?各控制回路均設(shè)有空氣開關(guān)、熔斷保險(xiǎn)、熱繼電器等保護(hù)系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。?○?風(fēng)機(jī)電機(jī)均有短路和過載保護(hù)裝置，確保和延長電機(jī)使用壽命。?⑤?通風(fēng)管道、閥門、風(fēng)機(jī)

○?所有連接管道均選用碳鋼板制作。?○?所有管道的管內(nèi)流速控制在10-15米/秒。

○?以上吸附床的吸附進(jìn)（出）風(fēng)閥和再生進(jìn)（出）閥門均采用氣動(dòng)閥門，此?閥門密閉性好、開啟靈活、堅(jiān)固耐用。?

7．安全措施

為了確保設(shè)備安全運(yùn)行，除了加強(qiáng)安全教育，制定安全操作規(guī)程和安全管理制度外，特采取以下措施：

1.?嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范及規(guī)程中有關(guān)防雷、接地安全措施和防范各種事故的保護(hù)措施。?2.?活性炭吸附床和催化燃燒裝置分別設(shè)置泄壓裝置。

3.?活性炭吸附床和催化燃燒裝置連接管道中設(shè)置防火閥：如果氣體溫度高于280℃時(shí)，防火閥中保險(xiǎn)片會(huì)融化，隨即防火閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，阻止高溫氣體進(jìn)入活性炭吸附床，確保安全運(yùn)行。

4.?設(shè)置稀釋閥控制濃度：活性炭脫附出來的高濃度氣體在進(jìn)入催化燃燒前先補(bǔ)充自然空氣降低廢氣濃度，再進(jìn)行催化燃燒，確保安全運(yùn)行。

5.?設(shè)置補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)控制溫度：當(dāng)活性炭吸附床內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，補(bǔ)充冷風(fēng)，降低吸附床內(nèi)溫度，確保安全運(yùn)行。

6.?活性碳吸附箱和催化燃燒裝置分別設(shè)置超溫自動(dòng)聲光報(bào)警、斷電和補(bǔ)風(fēng)降溫裝置。?

7.?活性炭吸附箱內(nèi)設(shè)置消防噴淋裝置：當(dāng)活性炭吸附床內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時(shí)（暫定180℃），噴淋水會(huì)自動(dòng)打開，確保安全。?

吸附濃縮-催化燃燒技術(shù)。

這種技術(shù)采用的原理是以蜂窩活性炭作為吸附劑，當(dāng)蜂窩活性炭吸附飽和之后，其濃縮的有機(jī)物在送往催化劑進(jìn)行催化燃燒，分解成沒有污染的二氧化碳和水，達(dá)到廢熱利用以及污染治理的目的。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是凈化效率較高、投資成本較低，在啟動(dòng)之后，無需再進(jìn)行加熱，產(chǎn)生的熱廢氣又使得活性炭再生，達(dá)到了循環(huán)利用的目的。

本工藝和設(shè)備可廣泛用于石油、化工、橡膠、油漆、涂裝、家俱、家電、印刷等行業(yè)中產(chǎn)生的低濃度有機(jī)廢氣的凈化處理，可處理的有機(jī)物質(zhì)種類包括苯類、酮類、酯類、醇類、醚類和烷烴類等。

有機(jī)廢氣在風(fēng)機(jī)引力作用下進(jìn)入催化燃燒系統(tǒng)，首先經(jīng)過干式過濾器(標(biāo)配)對其中的顆粒物進(jìn)行過濾，有機(jī)廢氣進(jìn)入活性炭吸附箱，廢氣分子被活性炭吸附、濃縮，干凈空氣進(jìn)入煙囪實(shí)現(xiàn)高空排放;隨著活性炭趨于飽和，CO爐啟動(dòng)，對催化劑和爐內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，熱空氣經(jīng)補(bǔ)風(fēng)閥調(diào)溫后接入活性炭吸附箱，對活性炭進(jìn)行脫附，脫附的高濃度廢氣分子進(jìn)入CO爐，在催化劑的作用下發(fā)生無焰燃燒，實(shí)現(xiàn)高溫氧化分解，最終生成二氧化碳和水蒸氣排進(jìn)煙囪;部分高溫氣體繼續(xù)對吸附箱進(jìn)行脫附，如此循環(huán)。

在催化劑的作用下將有機(jī)成分轉(zhuǎn)化為無毒、無害的 CO2和H2O，同時(shí)釋放出大量的熱量，高溫氣體再次進(jìn)入熱交換器，預(yù)熱解吸出來的高濃度廢氣，可維持催化氧化燃燒所需的起燃溫度，使廢氣燃燒過程基本不需外加的能耗(電能)，并將部分熱量回用于印刷設(shè)備加熱系統(tǒng)，從而大大降低了能耗。

催化燃燒裝置用催化劑

由于有機(jī)物催化燃燒的催化劑分為貴金屬(以鉑、鈀為主)和賤金屬催化劑。貴金屬為活性組分的催化劑分為全金屬催化劑和以氧化鋁為載體的催化劑。全金屬催化劑是以鎳或鎳鉻合金為載體，將載體做成帶、片、丸、絲等形狀，采用化學(xué)鍍或電鍍的方法，將鉑、鈀等貴金屬沉積其上，然后做成便于裝卸的催化劑構(gòu)件。由氧化鋁作載體的貴金屬催化劑，一般是以陶瓷結(jié)構(gòu)作為支架，在陶瓷結(jié)構(gòu)上涂覆一層僅有0.13mm的α-氧化鋁薄層，而活性組分鉑、鈀就以微晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中。

但由于貴金屬催化劑價(jià)格昂貴，資源少，多年來人們特別注重新型的、價(jià)格較為便宜的催化劑的開發(fā)研究。我國是世界上稀土資源最多的國家，我國的科技工作者研究開發(fā)了不少稀土催化劑，有些性能也較好。

設(shè)計(jì)要求：

1、操作方便：設(shè)備工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2、能耗低：設(shè)備啟動(dòng)約20分鐘升溫至起燃燒溫度，有機(jī)廢氣濃度較高時(shí)耗能僅為風(fēng)機(jī)功率。

3、安全可靠：設(shè)備配有阻火系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、超溫報(bào)警系統(tǒng)及先進(jìn)的自控系統(tǒng)。

4、阻力小，凈化效率高：采用當(dāng)今先進(jìn)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，降低原烘道中的消耗功率;也可做其它方面的熱源。

6、占地面積小：僅為同行業(yè)同類產(chǎn)品的80%，且設(shè)備基礎(chǔ)無特殊要求。

7、使用壽命長：催化劑一般4年更換，并且載體可再生。

主要特點(diǎn)：

a.采用吸附、脫附同時(shí)工作的方式;

b.占地面積小,設(shè)備體積小;

c.脫附電加熱器無須頻繁啟動(dòng),節(jié)省能源,減少電容量;

d.預(yù)處理器采用進(jìn)口過濾材料更換周期長,凈化效率高;

e.蜂窩活性炭對有機(jī)廢氣進(jìn)口濃度要求不高。

利用活性炭多微孔的吸附特性吸附有機(jī)廢氣是一種最有效的工業(yè)處理手段?；钚蕴课酱膊捎眯滦突钚蕴浚摶钚蕴勘缺砻娣e和孔隙率大，吸附能力強(qiáng)，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，凈化效率高達(dá)95%。有機(jī)廢氣通過吸附床，與活性炭接觸，廢氣中的有機(jī)污染物被吸附在活性炭表面，從而從氣流中脫離出來，達(dá)到凈化效果。從活性炭吸附床排出的氣流已達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，空氣可直接排放。

3、催化燃燒床

在有機(jī)廢氣引入催化燃燒裝置前，先通過預(yù)熱器對廢氣進(jìn)行先預(yù)熱，再通過催化燃燒床內(nèi)的電加熱器加熱廢氣使廢氣溫度升高到2800C左右，在催化劑的作用下，熱反應(yīng)生成無害的H2O和CO2，此時(shí)無需電加熱，通過自身平衡處理掉高濃度有機(jī)廢氣。燃燒后放出大量的熱量，可采用熱交換器將高溫尾氣回收利用以減少預(yù)熱能耗。上述過程可通過PLC系統(tǒng)控制柜全自動(dòng)操作。