北京眾鑫興業(yè)大氣污染治理有限公司
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有機廢氣催化燃燒是一種治理方式，通過使有機廢氣中的碳氫化合物在溫度較低的條件下迅速氧化成水和二氧化碳。該項技術(shù)早在20世紀40年代末就已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)過不斷的改革，該項技術(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 有機廢氣催化燃燒的過程
有機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。有機廢氣催化燃燒裝置是典型的氣固相催化反應(yīng)，其實質(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)的進行；借助催化劑可使有機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，同時放出大量熱能，從而達到廢氣中的有害物。
在將廢氣進行催化凈化的過程中，廢氣經(jīng)管道由風(fēng)機送入熱交換器，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，高溫氣體再次進入熱交換器，經(jīng)換熱冷卻，終以較低的溫度經(jīng)風(fēng)機排入大氣。
02 優(yōu)缺點分析
有機廢氣催化燃燒爐優(yōu)點
1、起燃溫度低，節(jié)省能源，能耗低
有機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。在某些情況下，催化燃燒達到起燃溫度后便無需外界供熱。燃燒不受碳氫化合物濃度的限制。設(shè)備啟動僅需 15-30 分鐘升溫至起燃溫度(有機廢氣處理濃度較高時)耗能僅為風(fēng)機功率。
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廢氣及惡臭氣體。對于有機化工、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，因此不會造成二次污染。
4、操作方便、可靠
設(shè)備工作實現(xiàn)自動控制，可靠，設(shè)備配有阻火系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、超溫報警系統(tǒng)及先進的自控系統(tǒng)；占地面積小，且設(shè)備基礎(chǔ)無要求。
有機廢氣催化燃燒爐缺點
雖然催化燃燒法處理效率高，但工藝條件要求嚴格，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)處理有機廢氣對廢氣作前處理，工程項目投入成本高；同時因處于高溫環(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應(yīng)進行熱量平衡計算。當廢氣中所含的有機物燃燒后所產(chǎn)生的熱量可以維持催化劑床層自持燃燒時，應(yīng)采用常規(guī)催化燃燒工藝；當廢氣中所含的有機物燃燒后所產(chǎn)生的熱量不能夠 維持催化劑床層自持燃燒時，宜采用催化燃燒工藝。
04 工藝設(shè)計要求
1 廢氣收集
廢氣收集系統(tǒng)設(shè)計應(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)簡單，便于安裝和維護管理。
確定集氣罩的吸氣口位置、結(jié)構(gòu)和氣體流速時，應(yīng)使罩口呈微負壓狀態(tài)，且罩內(nèi)負壓均勻。
集氣罩的吸氣方向應(yīng)盡可能與污染氣流運動方向一致，防止吸氣罩周圍氣流紊亂，避免或減弱干擾氣流和送風(fēng)氣流等對吸氣氣流的影響。
當廢氣產(chǎn)生點較多、彼此距離較遠時，應(yīng)適當分設(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)和污染物的含量進行選擇。
進入催化燃燒裝置前廢氣中的顆粒物含量高于10mg/m3時，應(yīng)采用過濾等方式進行預(yù)處理。
過濾裝置兩端應(yīng)裝設(shè)壓差計，當過濾器的阻力超過規(guī)定值時應(yīng)及時清理或更換過濾材料。
當廢氣中有機物濃度較高時，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℃短時間高溫沖擊。設(shè)計工況下催化劑使用壽命應(yīng)大于8500h。
設(shè)計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)計空速宜大于10000h-1，但不應(yīng)高于40000h-1 。
進入燃燒室的氣體溫度應(yīng)達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)進行集中處理，并達到相應(yīng)排放標準后排放。
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)符合國家固體廢棄物處理與處置的相關(guān)規(guī)定。
當催化燃燒后產(chǎn)生二次污染物時應(yīng)采取吸收等方法進行處理后達標排放。
05 措施
治理系統(tǒng)應(yīng)有事故自動報警裝置，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)定進行檢驗。
風(fēng)機、電機和置于現(xiàn)場的電氣儀表等應(yīng)不低于現(xiàn)場的防爆等級。
排風(fēng)機之前應(yīng)設(shè)置濃度沖稀設(shè)施。當反應(yīng)器出口溫度達到600℃時，控制系統(tǒng)應(yīng)能報警，并自動開啟沖稀設(shè)施對廢氣進行稀釋處理。
催化燃燒裝置應(yīng)具備過熱保護功能。
催化燃燒裝置應(yīng)進行整體保溫，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)計應(yīng)符合GB50160的要求。
治理設(shè)備應(yīng)具備短路保護和接地保護功能，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 驗收注意事項
工程驗收
工程驗收應(yīng)根據(jù)《建設(shè)項目(工程)竣工驗收辦法》組織進行。
工程安裝、施工完成后應(yīng)對相關(guān)儀器儀表進行校驗，然后根據(jù)工藝流程進行分項調(diào)試和整體調(diào)試。
通過整體調(diào)試，各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，技術(shù)指標達到設(shè)計和合同要求后啟動試運行。
竣工環(huán)境保護驗收
竣工環(huán)境保護驗收應(yīng)按《建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收管理辦法》的規(guī)定進行。 工程驗收前治理工程應(yīng)進行試運行和性能試驗，性能試驗的內(nèi)容主要包括：
廢氣甲烷總烴和國家或地方相關(guān)排放標準中所規(guī)定的污染物進出口濃度(至少檢測三次)；
風(fēng)量；
催化燃燒裝置的凈化效率；
系統(tǒng)壓力降；
耗電量或燃氣耗量等。
07 運行維護注意事項
治理設(shè)備應(yīng)與產(chǎn)生廢氣的生產(chǎn)工藝設(shè)備同步運行。由于事故或設(shè)備維修等原因造成治理設(shè)備停止運行時，應(yīng)立即報告當?shù)丨h(huán)境保護行政主管部門。
治理設(shè)備正常運行中廢氣的排放應(yīng)符合國家、地方和相關(guān)行業(yè)污染物排放標準的規(guī)定。
治理設(shè)備不得超負荷運行。
企業(yè)應(yīng)建立健全與治理設(shè)備相關(guān)的各項規(guī)章制度，以及運行、維護和操作規(guī)程，建立主要設(shè)備運行狀況的臺賬制度。
人員與運行管理：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)對管理和運行人員進行培訓(xùn)，使管理和運行人員掌握治理設(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；
啟動前的檢查和啟動應(yīng)滿足的條件；
正常運行情況下設(shè)備的控制、報警和指示系統(tǒng)的狀態(tài)和檢查，保持設(shè)備良好運行的條件，以及時的糾正操作；
設(shè)備運行故障的發(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；
設(shè)備運行和維護記錄；
其它事件的記錄和報告。
企業(yè)應(yīng)建立治理系統(tǒng)運行狀況、設(shè)施維護等的記錄制度，主要記錄內(nèi)容包括：
治理工程的啟動、停止時間；
過濾材料、氧化催化劑、體等的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)、采購量、使用量及更換時間；
治理工程運行工藝控制參數(shù)，至少包括治理設(shè)備進、出口濃度和相關(guān)溫度；
主要設(shè)備維修情況；
運行事故及處理、整改情況；
定期檢驗、評價及評估情況；
污水排放、副產(chǎn)物處置情況。
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