催化燃燒技術(shù)作為VOCs處理主要工藝之一，由于其投資成本相對(duì)較低

不生成NOx二次污染、無(wú)火焰燃燒，安全性好、反應(yīng)溫度低，輔組能耗少等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在噴涂，包裝印刷、絕緣材料等行業(yè)。下面就催化劑燃燒技術(shù)的原理、催化劑、工藝流程及主要優(yōu)缺點(diǎn)做簡(jiǎn)單介紹：

催化燃燒原理

催化燃燒，又叫催化氧化（Catalytic Oxidizer），通過(guò)使用催化劑降低反應(yīng)活化能，使VOCs在較低的溫度下（250~400℃）在催化劑表面進(jìn)行無(wú)焰燃燒，廢氣中的VOCs氧化分解為O2和H2O，并放出大量的熱量。由于氧化反應(yīng)溫度低，所以極大地抑制了空氣中的N2氧化生成NOx。

不同種類的VOCs的轉(zhuǎn)化率取決于催化劑的種類，空速（停留時(shí)間）以及催化燃燒的溫度。因此應(yīng)用時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際的VOCs種類和濃度進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，一般情況下催化劑溫度都要略高于實(shí)驗(yàn)溫度，以確保VOCs去除率。

催化燃燒工藝流程

根據(jù)廢氣燃燒的熱量平衡，催化燃燒工藝流程可分為3種。(1)預(yù)熱式。有機(jī)廢氣溫度和濃度都較低，熱量不能自給，因此在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)熱室加熱升溫。燃燒凈化后氣體在熱交換器內(nèi)與未處理廢氣進(jìn)行熱交換，以回收部分熱量。該工藝通常采用或電加熱升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度。(2)自身熱平衡式。當(dāng)有機(jī)廢氣排出時(shí)溫度高于起燃溫度(350℃左右)且有機(jī)物含量較高時(shí)，熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量，在正常操作下能夠維持熱平衡，無(wú)需補(bǔ)充熱量，通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時(shí)使用。(3)吸附濃縮 催化燃燒。當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低，采用催化燃燒需耗大量燃料時(shí)，可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后通過(guò)熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附濃縮成為高濃度有機(jī)廢氣(可濃縮10倍以上)，再進(jìn)行催化燃燒。此時(shí)，不需要補(bǔ)充熱源，就可維持正常運(yùn)行。

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮

沸石是一種晶體結(jié)構(gòu)的礦石，而我們用到的沸石分子篩就屬于沸石的化合物。

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪分為三部分：吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，每個(gè)部分都是由耐熱、耐溶劑的密封材料分隔開來(lái)。沸石轉(zhuǎn)輪可以在各個(gè)功能區(qū)域內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同步進(jìn)行吸附脫附冷卻。

VOCs通過(guò)前端的過(guò)濾器進(jìn)行初步過(guò)濾后，到沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)。在吸附區(qū)（吸附區(qū)面積為S1）有機(jī)廢氣中VOCs被沸石分子篩吸附除去，有機(jī)廢氣被凈化后從沸石分子篩轉(zhuǎn)輪直接排出，通過(guò)煙囪進(jìn)入空氣。

吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs，在脫附區(qū)經(jīng)過(guò)約200℃小風(fēng)量的熱風(fēng)處理而被脫附、濃縮，濃縮倍數(shù)一般為5~25倍。濃縮倍數(shù)n=吸附面積*吸附速度/脫附面積/脫附速度。

脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻。經(jīng)過(guò)冷卻區(qū)的空氣，經(jīng)過(guò)加熱后作為再生空氣使用，達(dá)到節(jié)能的效果。以程反復(fù)循環(huán)，達(dá)到廢氣凈化的目的。

催化燃燒

催化氧化燃燒利用轉(zhuǎn)輪經(jīng)過(guò)脫附區(qū)后，VOCs 進(jìn)入脫附管路，經(jīng)過(guò)脫附風(fēng)機(jī)進(jìn)入換熱器換熱，催化燃燒產(chǎn)生的部分熱量經(jīng)過(guò)換熱被VOCs重新帶入催化燃燒器內(nèi)，加熱升溫進(jìn)行催化劑催化處理，催化燃燒技術(shù)可以在較低溫度（300℃~500℃）下實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs95%以上凈化效率，完全反應(yīng)后生成CO2和H2O，同時(shí)放出大量熱，產(chǎn)生的熱量一部分通過(guò)混合罐進(jìn)入轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)對(duì)吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs進(jìn)行脫附；一部分進(jìn)入換熱器換熱，換熱后的部分熱量通過(guò)煙囪排出，另一部分被經(jīng)過(guò)換熱器的VOCs重新帶入催化燃燒器。反復(fù)循環(huán)利用，可以的降低能量損耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢氣自我催化分解的效果。

催化燃燒裝置具有 VOCs 去除效率高、能耗低、自動(dòng)化操作方便等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。目前在我國(guó)，相對(duì)于傳統(tǒng)吸附技術(shù)與生化技術(shù)等VOCs 處理方法，催化燃燒工藝市場(chǎng)的占有率超過(guò)22%，其在國(guó)外市場(chǎng)占有率高達(dá) 29%，顯示出其日益成熟并且被市場(chǎng)廣泛接受的趨勢(shì)[4]。催化燃燒裝置適合處理中小風(fēng)量（800~30 000 m3/h）廢氣，在風(fēng)量較大、VOCs 質(zhì)量濃度過(guò)低的情況下，可采用上游安裝沸石轉(zhuǎn)輪對(duì)氣體進(jìn)行濃縮，下游利用催化燃燒裝置進(jìn)行氧化處理的協(xié)同方法進(jìn)行處理?？傮w來(lái)說(shuō)，催化燃燒裝置與工藝是一種經(jīng)濟(jì)方便的 VOCs 廢氣處理方式。

噴漆廢氣屬于大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣類型，根據(jù)行業(yè)要求及減少用戶投資成本、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，本工程選用活性炭吸附濃縮 催化燃燒法（設(shè)備型號(hào)VOC-XC）凈化處理，預(yù)處理采用干式過(guò)濾除塵。

本凈化裝置是根據(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個(gè)基本原理設(shè)計(jì)的。即吸附濃縮—催化燃燒法。該設(shè)備采用雙氣路或多氣路連續(xù)工作，設(shè)兩個(gè)或N個(gè)吸附床可交替使用，一個(gè)催化燃燒室，先將有機(jī)廢氣用活性炭吸附，當(dāng)快達(dá)到飽和時(shí)停止吸附操作，然后用熱氣流將有機(jī)物從活性炭上吸附下來(lái)使活性炭再生；脫附下來(lái)的有機(jī)物已被濃縮（濃度較原來(lái)提高幾十倍）并送入催化燃燒室催化轉(zhuǎn)化成CO2和H2O排出，當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到2000ppm以上時(shí)，有機(jī)廢氣在催化床可維持自然，不用外加熱，燃燒后的尾氣一部份排出大氣，大部份送往吸附床，用于活性炭的脫附再生。這樣可能滿足燃燒和脫附所需熱能，達(dá)到節(jié)能的目的，再生后的活性炭可用于下次吸附；在脫附時(shí)，凈化操作可用另一個(gè)吸附床進(jìn)行，既適合于連續(xù)操作，也適合于間斷操作。