北京眾鑫興業(yè)大氣污染治理有限公司
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有機(jī)廢氣催化燃燒是一種治理方式，通過使有機(jī)廢氣中的碳?xì)浠衔镌跍囟容^低的條件下迅速氧化成水和二氧化碳。該項(xiàng)技術(shù)早在20世紀(jì)40年代末就已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)過不斷的改革，該項(xiàng)技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品業(yè)、鑄造業(yè)、絕緣材料、印刷工業(yè)等行業(yè)廢氣凈化。
01 有機(jī)廢氣催化燃燒的過程
有機(jī)廢氣催化燃燒爐是采用低溫氧化技術(shù)，即在貴金屬催化劑作用下，將有機(jī)氣體加熱到分解溫度使氣體凈化。在高濃度低風(fēng)量廢氣環(huán)境下使用效果好。有機(jī)廢氣催化燃燒裝置是典型的氣固相催化反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是活性氧參與的深度氧化作用。在催化凈化過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時(shí)催化劑表面具有吸附作用，使反應(yīng)物分子富集于表面提高了反應(yīng)速率，加快了反應(yīng)的進(jìn)行；借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下，發(fā)生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，同時(shí)放出大量熱能，從而達(dá)到廢氣中的有害物。
在將廢氣進(jìn)行催化凈化的過程中，廢氣經(jīng)管道由風(fēng)機(jī)送入熱交換器，將廢氣加熱到催化燃燒所需要的起始溫度。經(jīng)過預(yù)熱的廢氣，通過催化劑層使之燃燒。由于催化劑的作用，催化燃燒法廢氣燃燒的起始溫度約為250～300攝氏度，大大低于直接燃燒法的燃燒溫度650～800攝氏度，高溫氣體再次進(jìn)入熱交換器，經(jīng)換熱冷卻，終以較低的溫度經(jīng)風(fēng)機(jī)排入大氣。
02 優(yōu)缺點(diǎn)分析
有機(jī)廢氣催化燃燒爐優(yōu)點(diǎn)
1、起燃溫度低，節(jié)省能源，能耗低
有機(jī)廢氣催化燃燒與直接燃燒相比，具有起燃溫度低、能耗低的顯著特點(diǎn)。在某些情況下，催化燃燒達(dá)到起燃溫度后便無需外界供熱。燃燒不受碳?xì)浠衔餄舛鹊南拗?。設(shè)備啟動(dòng)僅需 15-30 分鐘升溫至起燃溫度(有機(jī)廢氣處理濃度較高時(shí))耗能僅為風(fēng)機(jī)功率。
2、適用范圍廣
催化燃燒裝置幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體。對(duì)于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、無回收價(jià)值的廢氣，采用吸附--催化燃燒法的處理效果。
3、處理效率高，無二次污染
用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上，終產(chǎn)物為的CO2和H2O (雜原子有機(jī)化合物還有其他燃燒產(chǎn)物)，且由于燃燒溫度低，能大量減少NOX的生成，因此不會(huì)造成二次污染。
4、操作方便、可靠
設(shè)備工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，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)；占地面積小，且設(shè)備基礎(chǔ)無要求。
有機(jī)廢氣催化燃燒爐缺點(diǎn)
雖然催化燃燒法處理效率高，但工藝條件要求嚴(yán)格，不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，也不允許有使催化劑中毒的物質(zhì)，以防催化劑中毒，因此采用催化燃燒技術(shù)處理有機(jī)廢氣對(duì)廢氣作前處理，工程項(xiàng)目投入成本高；同時(shí)因處于高溫環(huán)境下，管道、設(shè)備很容易損壞，如果體產(chǎn)生結(jié)塊，則使用壽命將大大縮短。
03 工藝流程介紹
根據(jù)對(duì)廢氣加熱方式的不同，催化燃燒工藝可以分為常規(guī)催化燃燒工藝(見圖 1)和催化燃燒工藝(見圖 2)。
在選擇催化燃燒工藝時(shí)應(yīng)進(jìn)行熱量平衡計(jì)算。當(dāng)廢氣中所含的有機(jī)物燃燒后所產(chǎn)生的熱量可以維持催化劑床層自持燃燒時(shí)，應(yīng)采用常規(guī)催化燃燒工藝；當(dāng)廢氣中所含的有機(jī)物燃燒后所產(chǎn)生的熱量不能夠 維持催化劑床層自持燃燒時(shí)，宜采用催化燃燒工藝。
04 工藝設(shè)計(jì)要求
1 廢氣收集
廢氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循GB50019的規(guī)定。
廢氣應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，宜不影響工藝操作。在保證收集能力的前提下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和維護(hù)管理。
確定集氣罩的吸氣口位置、結(jié)構(gòu)和氣體流速時(shí)，應(yīng)使罩口呈微負(fù)壓狀態(tài)，且罩內(nèi)負(fù)壓均勻。
集氣罩的吸氣方向應(yīng)盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致，防止吸氣罩周圍氣流紊亂，避免或減弱干擾氣流和送風(fēng)氣流等對(duì)吸氣氣流的影響。
當(dāng)廢氣產(chǎn)生點(diǎn)較多、彼此距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)分設(shè)多套收集系統(tǒng)。
2 預(yù)處理
預(yù)處理設(shè)備
應(yīng)根據(jù)廢氣的成分、性質(zhì)和污染物的含量進(jìn)行選擇。
進(jìn)入催化燃燒裝置前廢氣中的顆粒物含量高于10mg/m3時(shí)，應(yīng)采用過濾等方式進(jìn)行預(yù)處理。
過濾裝置兩端應(yīng)裝設(shè)壓差計(jì)，當(dāng)過濾器的阻力超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)清理或更換過濾材料。
當(dāng)廢氣中有機(jī)物濃度較高時(shí)，應(yīng)采用稀釋等方式調(diào)節(jié)至滿足要求。
3 催化燃燒
催化劑的工作溫度應(yīng)低于700℃，并能承受900℃短時(shí)間高溫沖擊。設(shè)計(jì)工況下催化劑使用壽命應(yīng)大于8500h。
設(shè)計(jì)工況下式催化燃燒裝置中體的使用壽命應(yīng)大于24000h。
催化燃燒裝置的設(shè)計(jì)空速宜大于10000h-1，但不應(yīng)高于40000h-1 。
進(jìn)入燃燒室的氣體溫度應(yīng)達(dá)到氣體組分在催化劑上的起燃溫度，混合氣體按照起燃溫度的組分確定。
催化燃燒裝置的壓力損失應(yīng)低于2kPa。
治理后產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖诉M(jìn)行熱能回收。
4 二次污染控制
廢氣預(yù)處理所產(chǎn)生的廢水應(yīng)進(jìn)行集中處理，并達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。
預(yù)處理產(chǎn)生的粉塵和廢渣以及更換后的過濾材料和催化劑的處理應(yīng)符合國(guó)家固體廢棄物處理與處置的相關(guān)規(guī)定。
當(dāng)催化燃燒后產(chǎn)生二次污染物時(shí)應(yīng)采取吸收等方法進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放。
05 措施
治理系統(tǒng)應(yīng)有事故自動(dòng)報(bào)警裝置，并符合生產(chǎn)、事故防范的相關(guān)規(guī)定。
治理系統(tǒng)與主體生產(chǎn)裝置之間的管道系統(tǒng)應(yīng)安裝阻火器(防火閥)，阻火器性能應(yīng)按照HJ/T389中5.4的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。
風(fēng)機(jī)、電機(jī)和置于現(xiàn)場(chǎng)的電氣儀表等應(yīng)不低于現(xiàn)場(chǎng)的防爆等級(jí)。
排風(fēng)機(jī)之前應(yīng)設(shè)置濃度沖稀設(shè)施。當(dāng)反應(yīng)器出口溫度達(dá)到600℃時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)能報(bào)警，并自動(dòng)開啟沖稀設(shè)施對(duì)廢氣進(jìn)行稀釋處理。
催化燃燒裝置應(yīng)具備過熱保護(hù)功能。
催化燃燒裝置應(yīng)進(jìn)行整體保溫，外表面溫度不應(yīng)高于60℃。
管路系統(tǒng)和催化燃燒裝置的防爆泄壓設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB50160的要求。
治理設(shè)備應(yīng)具備短路保護(hù)和接地保護(hù)功能，接地電阻應(yīng)小于4Ω。
在催化燃燒裝置附近應(yīng)設(shè)置消防設(shè)施。
室外催化燃燒裝置應(yīng)安裝符合GB50057規(guī)定的避雷裝置。
06 驗(yàn)收注意事項(xiàng)
工程驗(yàn)收
工程驗(yàn)收應(yīng)根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目(工程)竣工驗(yàn)收辦法》組織進(jìn)行。
工程安裝、施工完成后應(yīng)對(duì)相關(guān)儀器儀表進(jìn)行校驗(yàn)，然后根據(jù)工藝流程進(jìn)行分項(xiàng)調(diào)試和整體調(diào)試。
通過整體調(diào)試，各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)和合同要求后啟動(dòng)試運(yùn)行。
竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收
竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收應(yīng)按《建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收管理辦法》的規(guī)定進(jìn)行。 工程驗(yàn)收前治理工程應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行和性能試驗(yàn)，性能試驗(yàn)的內(nèi)容主要包括：
廢氣甲烷總烴和國(guó)家或地方相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的污染物進(jìn)出口濃度(至少檢測(cè)三次)；
風(fēng)量；
催化燃燒裝置的凈化效率；
系統(tǒng)壓力降；
耗電量或燃?xì)夂牧康取?/div>
07 運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)
治理設(shè)備應(yīng)與產(chǎn)生廢氣的生產(chǎn)工藝設(shè)備同步運(yùn)行。由于事故或設(shè)備維修等原因造成治理設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)立即報(bào)告當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)行政主管部門。
治理設(shè)備正常運(yùn)行中廢氣的排放應(yīng)符合國(guó)家、地方和相關(guān)行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
治理設(shè)備不得超負(fù)荷運(yùn)行。
企業(yè)應(yīng)建立健全與治理設(shè)備相關(guān)的各項(xiàng)規(guī)章制度，以及運(yùn)行、維護(hù)和操作規(guī)程，建立主要設(shè)備運(yùn)行狀況的臺(tái)賬制度。
人員與運(yùn)行管理：治理系統(tǒng)應(yīng)納入生產(chǎn)管理中，并配備專業(yè)管理人員和技術(shù)人員。在治理系統(tǒng)啟用前，企業(yè)應(yīng)對(duì)管理和運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，使管理和運(yùn)行人員掌握治理設(shè)備及其它 附屬設(shè)施的具體操作和應(yīng)急情況下的處理措施。培訓(xùn)內(nèi)容包括：
基本原理和工藝流程；
啟動(dòng)前的檢查和啟動(dòng)應(yīng)滿足的條件；
正常運(yùn)行情況下設(shè)備的控制、報(bào)警和指示系統(tǒng)的狀態(tài)和檢查，保持設(shè)備良好運(yùn)行的條件，以及時(shí)的糾正操作；
設(shè)備運(yùn)行故障的發(fā)現(xiàn)、檢查和排除；
事故或緊急狀態(tài)下人工操作和事故排除方法；
設(shè)備日常和定期維護(hù)；
設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)記錄；
其它事件的記錄和報(bào)告。
企業(yè)應(yīng)建立治理系統(tǒng)運(yùn)行狀況、設(shè)施維護(hù)等的記錄制度，主要記錄內(nèi)容包括：
治理工程的啟動(dòng)、停止時(shí)間；
過濾材料、氧化催化劑、體等的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)、采購(gòu)量、使用量及更換時(shí)間；
治理工程運(yùn)行工藝控制參數(shù)，至少包括治理設(shè)備進(jìn)、出口濃度和相關(guān)溫度；
主要設(shè)備維修情況；
運(yùn)行事故及處理、整改情況；
定期檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)及評(píng)估情況；
污水排放、副產(chǎn)物處置情況。
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