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催化燃烧vs非催化燃烧:特点与应用

时间:2023-11-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:催化燃烧是一种催化氧化反应,其反应温度较低,产生的氮氧化物少,但要求废气中不可燃的固体颗粒含量少,并不含硫、砷等有害元素。非催化燃烧设备简单,反应温度高,但可能产生氮氧化物等二次污染。该类燃烧装置主要包括燃烧器和燃烧室两部分。图5-2配焰燃烧器配焰燃烧器不适于含氧低于16%需补充空气助燃的缺氧废气;不适用于含有焦油、颗粒物等易于沉积物的废气治理。图5-3离焰燃烧器

催化燃烧vs非催化燃烧:特点与应用

1.燃烧过程的分类

按燃烧过程是否使用催化剂,可分为催化燃烧和非催化燃烧两类。

催化燃烧是一种催化氧化反应,其反应温度较低,产生的氮氧化物少,但要求废气中不可燃的固体颗粒含量少,并不含硫、砷等有害元素。

非催化燃烧设备简单,反应温度高,但可能产生氮氧化物等二次污染。

非催化燃烧又可分为直接燃烧和热力燃烧两种。

(1)直接燃烧。直接燃烧又称为直接火焰燃烧,当废气中可燃物浓度较高,无须补充辅助燃料,燃烧产生的热量足以维持燃烧过程连续进行,可采用直接燃烧。

(2)热力燃烧。如果废气中可燃物含量较少,燃烧产生的热量不足以维持燃烧过程继续进行,就必须添加附加燃料,这种燃烧方式称为热力燃烧。

热力燃烧中,辅助燃料首先与部分废气混合并燃烧,产生高温气体,然后大部分废气与高温气体混合,可燃污染物在高温下与氧反应,转化成非污染物后排放。为使废气中污染物充分氧化转化,达到理想的净化效果,除过量的氧以外,还需要足够的反应温度(temperature)、停留时间(time)以及废气与氧的湍流(turbulence),这后三个条件也称为“三T”条件。“三T”条件是相互关联的,改善其中一个条件可以使其他两个条件的要求降低。通常最经济的做法是改善湍流条件、减小燃烧器尺寸和降低燃烧温度,以降低成本。

无论何种燃烧方式,都要特别注意安全,输气管要防止回火和爆炸。

2.燃烧设备

一般来说,少量可燃废气可通入锅炉或窑炉燃烧;对于大流量或高浓度可燃废气,才专设气体焚化设备,进行燃烧处理。

(1)直接燃烧设备。火炬是常用的直接燃烧设备。它是一种敞开式直接燃烧器,适用于只须补充空气、无须补充燃料的工业废气。火炬往往会因废气中含碳量过高或混合不良而产生黑烟,为减少黑烟常常需向火炬中喷水。

火炬的优点是安全,结构简单,成本低,但它的缺点是不能回收能量,并且会由于燃烧不完全而排放大量大气污染物。(www.xing528.com)

(2)热力燃烧设备。该类燃烧装置主要包括燃烧器和燃烧室两部分。

①燃烧室。燃烧室是可燃物与空气混合和进行燃烧反应的空间。为了保证燃烧反应能充分进行,燃烧室必须有足够的容积。在燃烧室内设挡环、挡墙,可起蓄热、增加湍流混合程度和延长停留时间的作用。燃烧气体的进入方式有切向式和轴向式两种。为了减少热量损失,燃烧室的外壁应有良好的保温性能。

②燃烧器。根据燃烧器形式的不同,可将燃烧器分成配焰燃烧器和离焰燃烧器两类。

a.配焰燃烧器。配焰燃烧器(见图5-2)根据“火焰接触”理论将燃烧分配成许多小火焰,使冷废气分别围绕许多小火焰流过去,以达到迅速完全的湍流混合。该系统混合时间短,可以留出较多的时间用于燃烧反应,燃烧反应完全,净化效率高。为保证燃烧完全,燃烧室的尺寸要保证气体有足够的停留时间、适当的湍流度。

图5-2 配焰燃烧器

配焰燃烧器不适于含氧低于16%需补充空气助燃的缺氧废气;不适用于含有焦油、颗粒物等易于沉积物的废气治理。

b.离焰燃烧器。在离焰燃烧器中,燃料与助燃空气(或废气)先通过燃烧器燃烧,产生高温燃气,然后与冷废气在燃烧室内混合,完成氧化过程。由于没有像配焰那样将火焰与废气一起分成许多小股,高温燃气与冷废气的混合不如配焰炉好,横向混合往往很差,因此需一定长度燃烧室以保证有足够的停留时间,且可采用轴向火焰喷射混合、切向或径向进废气(或燃料气),以及燃烧室内设置挡板等改善燃烧效果。

离焰燃烧器(见图5-3)可以烧气,也可烧油,可用废气助燃,也可用空气助燃。火焰可大可小,容易调节,制作也较简单。

图5-3 离焰燃烧器

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