工业废气的净化照料措施：焚烧净化法（一）

　　燃烧净化法是行使工业废气中污染物能够燃烧氧化的特征，将其燃烧更改为无害物质的门径。该法的合键化学响应是燃烧氧化，少数是热响应。用燃烧法管理工业废气的门径有如下几种。

　　这种废气中可燃物因素凌驾爆炸上限，除非与氛围搀和，这种物质吵嘴爆炸性的。采用这种编造，废气无回火之忧，即火焰不会通过废气管线往回宣称。

　　废气的燃烧须要充裕的氧气，智力保障燃烧响应无间地、富裕地实行下去。以是为保障这类废气精良燃烧，充裕的氧及与氧的精良搀和是要紧的，平常搀和气中的含氧量应不低于15％。没有富裕燃烧的废气会形成—氧化碳或浓烟(未燃或未燃尽的碳粒)。

　　这种废气处于可燃领域之内，易燃易爆，于是是极其危害的，火焰能从着火点通过输送废气的管道回火。于是，管理这类废气，必需选用安好办法，防范回火。

　　这种废气中往往含有燃烧所需的足够的氛围。这类废气平常被稀释到爆炸下限的25％以下后实行点火。此类燃烧又称“热力燃烧”。

　　这种采用催化剂使废气中可燃物正在较低温度下氧化领悟的门径叫催化燃烧法。它所须要的辅帮燃料仅为热力燃烧的40％～60％。

　　直接燃烧又称直接火焰燃烧，是用可燃无益废气作为燃料来燃烧的门径。较着，能采用直接燃烧法来管理的废气应该是可燃组分含量较高，或燃烧氧化放出热量较高，能庇护陆续燃烧的气体搀和物，上述第1、2种属于这种情形。

　　直接燃烧的设置能够是平常的炉、窑，也常采用火把。比方炼油厂氧化沥青临蓐的废气经冷却后，可送入临蓐用加热炉直接燃烧净化，并接受热量．又如溶剂厂的甲醛尾气经摄取管理后，仍含有甲醛0.75g·m－3，氢17％一18％，甲烷0.04％，也可送入汽锅直接燃烧。直接燃烧平常正在1100℃以进取行，燃烧一律的产品应是二氧化碳、氮和水蒸气等。

　　火把是一种洞开式的直接燃烧器，它合用于只需增补氛围、无需增补燃料的第一种工业废气。

　　火把屡屡横跨地面几十公尺．由工场四处排出的可燃废气汇于主管，经诀别器、阻火水封槽及其他阻火器后导入火把顶部燃烧排放，顶部设有气体散布装备、火焰平静装备以及采用浅显燃料并借电火花燃烧的燃烧器废气，便于火把顶部安好、平静、牢靠地燃烧。

　　高空火把燃烧所需氛围来自满气。正在可燃烃类排入大气的同时，仰赖大气湍流实行可燃物与氛围的搀和，于是搀和往往不良，特别是正在刮大风或废气中碳含量很高(C／H33％)时，燃烧纷歧律，显露浓烟，需向火把中喷入水蒸气，以祛除或删除黑烟。水蒸气的功用之一是遏造长链烃造成、逼迫烃鸠合(对不饱和烃的功用特别明显)，其次它能填补扰动，推进搀和，有行使燃烧一律。水蒸气的须要量可如下筹算:

　　式中，ms—所需蒸汽质地；mf—被燃烧燃料质地；mun—正在mf燃料中的不饱和烃质地。

　　火把燃烧法的甜头是安好，很少要从表部向编造供应能量，本钱低，组织简易，但它的最大缺欠是资源不行接受，且往往因为燃烧不全形成多量污染物排向大气，于是各炼油厂、石油化工场提出要杀绝火把，想法将火把气用于临蓐，以接受热值或返回临蓐编造作原料，只正在废气流量过大、影响临蓐平均时，主动掌握排入火把燃烧排空。

　　废气中可燃物含量正在爆炸领域内的气体的直接燃烧，安好题目是至合要紧的。常采用氛围或惰性气体将可燃物含量稀释到爆炸下限以下，但抵触的是，又须要供应辅帮燃料。

　　斗劲好的门径是用蒸汽喷射泵将废气引入点火炉，蒸汽喷射泵既能够帮帮废气征服管道阻力，又可正在燃烧燃烧处和废气发作源之间起阻火功用废气。正在有些情形下，能够采用阻火水封槽，废气由管道进入装有肯定高度水的密封槽，胀泡向上穿过水层进入上部蒸汽空间，再由引出管送至燃烧炉，水层能够起防范回火的阻火功用。但当水封槽上部蒸汽拥有足够的容积时，爆炸也可以正在此发作，或者正在水封槽内燃烧，放出足以将水蒸发的热量。

　　其它，可正在废气输送管道上安设各类款式的阻火器，它们平常由筛．网、孔板等串联而成，万一发作回火时，它们能起到阻断火焰的功用。但它的阻火才华取决于废气通过阻火器的速率，若这种速率高于火焰宣称速率，则起阻火功用，不然，火焰就会回至废气源，于是打算阻火器时，必需富裕理会火焰宣称速率。但火焰宣称速率因条目(温度、重度等)差异而有差异，因此阻火器有时不行起很好的阻火功用。

　　可见废气，防范回火的阻火手腕有良多，但总有少许亏折之处，现实运用时，屡屡是几种门径一同用，起二次维护功用。

　　往往境遇的、采用燃烧法管理的工业废气，平常是可燃物含量低、不行庇护燃烧的第三种气体，用热力燃烧法管理。

　　正在热力燃烧中，被管理的废气不是直接燃烧的燃料，而是动作帮燃气体(正在废气含氧足够多时)或燃烧对象(废气含氧很低时)。热力燃烧合键仰赖辅帮燃料燃烧形成的热力，抬高废气的温度，使废气中烃及其他污染物急迅氧化，更改为无害的二氧化碳和水蒸气(图22.16)。

　　热力燃烧炉由两局部组成，一是燃烧器，燃烧辅帮燃料以形成高温燃气：二是燃烧室，高温燃气与冷废气正在此富裕搀和以抵达响应温度，并供应足够的停滞功夫氧化转化废气中烃类等污染物。较着，要抵达理念的净化成效，“三T”条目：响应温度(Temperature)、停滞功夫(Time)，湍流(Turbulence)搀和是要紧的。

　　(1)热力燃烧的“三T”条目为使废气中污染物富裕氧化转化，抵达理念的净化成效，除过量的氧表，还须要足够高的响应温度(平常760℃旁边)及正在此水准下足够长的停滞功夫(平常0.5s)。以及废气与氧很好的搀和(高度湍流)。这“三T”条目是互联系联的，正在肯定领域内改良此中一个条目，能够使其他两个条目央浼下降。比方，抬高响应温度能够缩短停滞功夫，并可下降湍流搀和的央浼。此中，抬高响应温度将多耗辅帮蠕料，拉长停滞功夫将增大燃烧设置尺寸，于是改善湍流搀和是最为经济的。这是打算燃烧炉时要提神的要紧方面。

　　式中， —燃烧炉内总停滞功夫，s；VR—燃烧室体积，m3；Q标—废气与高温燃气正在尺度形态（293K，1.013×1.5Pa）下的体积流量，m3h-1；T—燃烧室响应温度，即消灭温度，K；[page]

　　总停滞功夫征求冷的旁通废气与高温燃气匀称混和、匀称升温、实行氧化响应和消灭的扫数功夫，此中很大局部功夫用于废气升温。

　　表22.2列出了局部废气热力燃烧温度及停滞功夫。平常正在工程打算时，可取760℃与0.5s，有雾滴与黑烟的燃烧净化需抬高温度、填补停滞功夫。

　　*如甲烷、溶纤剂[C2H5O(CH2)2OH]及甲苯、二甲苯等存正在，则需760～820℃；**缕烟祛除平常是不适用的，由于往往因为氧化纷歧律而又形成臭味题目。

　　热力燃烧的燃料消磨，可由热量衡算来求得。辅帮燃料的消磨，辅帮燃料的消磨，以满意将扫数废气升温到响应温度(760一820℃)即可。

　　燃烧筹算中，确定氛围—燃料比是很要紧的。设质地为W1的燃料须要空胸宇为W2，则氛围与燃料之质地比AF为：

　　式中，na—氛围(O2+N2)之物质的量(摩尔)；Mf，nf—分辨为燃料的相对分子质地与物质的量(摩尔)；

　　若废气中可燃物热值较大，筹算燃料消磨时应予思考．燃烧炉与境遇间有辐射与对流热吃亏时，应通过传热方程筹算热吃亏，或取履历数据10％。

　　前已述及，热力燃烧炉征求燃烧器及燃烧室两局部。遵照燃烧器差异款式，可将燃烧炉分成配焰燃烧器编造与离焰燃烧器两类。

　　该编造如图22.17示。配焰燃烧器依据“火焰接触”的表面将燃烧分拨成很多幼火焰，

　　因为冷的废气流与高温燃气．从辅帮燃料的燃烧火焰处就下手搀和并分细隔离，有利于正在短隔绝内搀和精良。故该编造搀和功夫短，能够留出较多功夫用于燃烧响应，燃烧响应一律，净化成果高。燃烧器火焰间距平常为30cm，燃烧室直径为60~300cm。

　　配焰燃烧编造分歧用于含氧低于16%，需增补氛围帮燃的缺氧废气；其它，它仅合用于燃料气供热，分歧用于燃料油供热，而且分歧用于含有焦油、颗粒物等易于浸积于燃烧器的废气处分。

　　为保障燃烧一律，燃烧室的尺寸要保障气体足够的停滞功夫(平常为0.3～0.5s)，妥善的湍流度(平常气体提倡达4.5～7.5m·s-1)，长径比取2—6。

　　该编造如图22.18所示。燃料与帮燃氛围(或废气)先通过燃烧器燃烧，形成高温燃气，然后与冷废气正在d0烧室内搀和，氧化消灭。正在该编造中，高温燃气的形成与搀和，是隔离实行的。

　　因为没有像配焰炉那样将火焰与废气一同分成很多幼股，高温燃气与冷废气的搀和不如配焰炉好，横向搀和往往很差，可采用轴向火焰喷射搀和、切向或径向进废气与燃料气、正在燃烧室内配置挡板等改良办法。

　　燃烧室的长度需保障足够的停滞功夫(一船为0.5s)。离焰燃烧器能够燃烧气，也能够烧油，可用废气帮燃，也可用氛围帮燃。火焰幼大由之，容易调动，修造也较简易。

　　因为大无数加热炉或汽锅燃烧室的温度都凌驾1000℃，停滞功夫正在0.5～3s，根基能满意热力燃烧的“三T”条目，于是行使工场现有加热炉或汽锅燃烧室来消灭废气，不失为一个好门径，国内良多工场采用。与热力燃烧炉比拟，行使汽锅兼作燃烧净化炉的甜头是：设置投资用度大大删除，操作用度、辅帮燃料消磨均大为删除，无需再思考热量接受、行使的题目，是一个经济而有用的门径。它的缺欠是；若是废气流量过大，传热成果消浸，汽锅消磨的燃抖填补较多，且压降增大；汽锅的燃烧器、传热管可以会因废气纷歧律燃烧后的残留物污染，填补维持用度；若用蒸汽的功夫与废气管理的功夫不相似，则会形成滥用。

　　催化燃烧是行使催化剂使废气中气态污染物正在较低的温度（250～450℃）下氧化领悟的门径。它的甜头是：（1）起燃温度低，含烃类物质的废气正在通过催化剂床层时，碳氢分子和氧分子分辨被吸附正在催化剂表面并被活化，于是能正在较低温度下急迅落成氧化领悟成CO2和H2O，与直接燃烧法比拟（其肇端温度为600～800℃），它的能耗要幼得多，以至正在有些情形下，抵达起燃温度后，无需表界供热，还能接受净化后废气带走得热量；（2）催化燃烧能够合用于简直总共的含烃类有机废气及恶臭气体的处分，也即是说它合用于浓度领域广、因素杂乱的有机化工、家电等稠密行业；（3）根基上不会形成二次污染。

　　催化燃烧的主体设置是一装有固体催化剂的响应器，它拥有换热组织，废气通过已达起燃温度的催化床层，急迅发作氧化响应。

　　因为元素周期表中过渡族元素录取Ⅷ族元素中的贵金属拥有催化氧化的本能，它们及其氧化物常被用作催化燃烧催化剂的活性因素，比方钍、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌的氧化物及铂、钯、钌等。从目前国内的执行看，催化燃烧的催化剂可分为下列三类。

　　铂、钯、钌等贵金属有很高的催化活性，且易于接受，于是是最早应用的催化剂。但因为其资源萧疏，价值腾贵，且中毒性差，人们向来力求寻找代替品或删除它们的用量。

　　复合氧化物催化剂是用铜、铬、钴、镍、锰等非贵过渡族金属氧化物作活性合键因素，下降了催化剂的本钱。

　　稀土与过渡金属氧化物正在肯定条目下能够造成拥有自然钙钛矿型的复合氧化物，其通式为ABO3，此中A为离子半径0.08～0.165nm的稀土元素阳离子，B为离子半径0．04～0．14nm的非铂系金属阳离子

　　催化剂活性组分可用下列格式浸积正在载体上：a电浸积正在环绕的或压造的金属载体上；b浸积正在片，粒、柱状陶瓷资料上；c浸积正在蜂窝组织的陶瓷资料上。

　　a．使催化剂中毒的物质功用这类物质可分两类：迅速功用毒物(如磷、铋、砷、锑、汞等)和慢速功用毒物(锌、铅和镐)。平常来说，催化剂中毒是因为毒物与活性组瓦解合或熔成合金。对迅速功用毒物来说，尽管只要微量，也能使催化剂急迅失活。慢速功用毒物使活性物质合金化的速率要慢得多，卓殊是正在500℃以下。

　　b．逼迫响应的物质功用这类物质根基上属于笼罩性毒物，比方卤素和硫的化合物。这种中毒进程是可逆的、片刻的。当废气中这类物质被除去后，催化剂的活机能够还原，这是因为它们与活性中央的连结较苟且的缘故。按期加热催化剂到650℃旁边，也能够从催化剂上驱除此类物质．

　　c．淤塞或浸积物笼罩活性中央比方不饱和烃及不饱和物存正在导致的碳浸积，陶瓷粉尘、铁氧化物及其他颗粒性物质淤塞活性中央，影响催化剂的吸附与解吸才华。通过按期洗濯的措施，能够使催化剂活性还原到挨近原有的程度，比方能够用过热蒸汽实行再生。

　　这是一种较普及的根基流程款式，如图22.19所示。当从烘房排出的废气温度较低(100℃

　　以下)废气。低于肇端温度，同时废气中有机物浓度也较低，热量不行自给时，须要正在进入催化燃烧响应器前正在燃烧室(预热段)加热升温，净化后气体正在热交流养内与未管理废气实行热交流，以接受局部热量。平常采用煤气燃烧或电加热升温至起燃温度。

　　如图22.20，若废气排出时温度较高，正在300℃旁边，高于肇端温度，且含有机物较高，寻常操作时能庇护热平均，无需增补热量，此时只须要正在催化燃烧响应器中配置电加热器供起燃时应用，热交流器可接受局部净化后气体的热量。

　　若废气的浓度很低、室温、风量很大，采用催化燃烧需耗多量燃料，能耗过高．这时先采用吸附手腕将废气中有机物吸附于吸附剂上，通过热氛围吹扫，使有机物脱附出来成为浓缩了的幼风量、高浓度含有机物废气(平常可浓缩l0倍以上)，再送去实行催化燃烧，不须要增补热源，就可庇护寻常运转。

　　对付某一有机废气，真相采用什么样的流程合键取决于：①燃烧进程的放热量，这取决于废气中可燃物的品种和浓度；②催化剂的起燃温度，取决于催化剂的活性，预热接受率，这取决于热交流器的成果；①废气的初始温度，确定预热到响应温度所须要供应的热量。当接受热量凌驾预热所需热量时，可完毕本身热平均运行，无需表界增补热源。

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