催化燃燒設(shè)備不僅環(huán)境保護(hù)，而且可回收利用，達(dá)到節(jié)能環(huán)境保護(hù)的目的。光廢氣凈化和催化燃燒設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生二次污染，改進(jìn)了環(huán)境保護(hù)設(shè)備。所以他們是如何實(shí)現(xiàn)這種效果的？光催化氧化是在外界可見光的作用下發(fā)生的。利用半導(dǎo)體和空氣為催化劑，光為能量，將有機(jī)化合物降解為CO2、H2O等潔凈沒有危害組分。采用人工紫外光為能源，經(jīng)本特別處理后，具有活性和高反應(yīng)速率的納米TiO2催化劑。經(jīng)過處理后，廢氣氣味可以達(dá)到較理想的凈化效果。在半導(dǎo)體光催化氧化過程中，納米TiO2催化劑在吸收光能時(shí)，受紫外光照射產(chǎn)生電子躍遷和空穴躍遷，進(jìn)一步結(jié)合產(chǎn)生電子空穴對(duì)。
在設(shè)計(jì)催化燃燒設(shè)備時(shí)，應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面的問題：
一、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并確定火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室需要具有足夠的長度和空間。
二、催化燃燒設(shè)備應(yīng)具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯不怕火材料，或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)。便于清洗和替換。
三、催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計(jì)成裝卸方便的模屜結(jié)構(gòu)，便于清洗和替換催化劑載體。
四、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用燃?xì)庾鬏o助燃料，也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體，如果凈化后的氣體不能作為助燃，則應(yīng)引入空氣助燃。
五、不錯(cuò)的轉(zhuǎn)化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應(yīng)，所以，無論反應(yīng)進(jìn)行到什么階段，都應(yīng)在盡可能高的溫度下進(jìn)行，以獲得較不錯(cuò)的轉(zhuǎn)化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制，如催化劑的不怕熱溫度、高溫材料的獲得，熱能的供應(yīng)，以及是否伴有副反應(yīng)等。因而實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)?shù)剡x擇。
催化燃燒是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以，催化燃燒又稱為催化化學(xué)轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程，大多數(shù)碳?xì)浠衔镌?00~450℃的溫度時(shí)，通過催化劑可以氧化。催化燃燒設(shè)備主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成。其凈化原理是：未凈化氣體在進(jìn)入燃燒室以前，先經(jīng)過熱交換器被預(yù)熱后送至燃燒室，在燃燒室內(nèi)達(dá)到所要求的反應(yīng)溫度，氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行，凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量，再由煙囪排入大氣。
我們來了解一下催化燃燒設(shè)備大致的工藝流程：
一、預(yù)熱式：預(yù)熱式是催化燃燒的基本流程形式。有機(jī)廢氣溫度在100℃以下，濃度也較低，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。該工藝通常采用煤氣或電加熱升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度。
二、自身熱平衡式：當(dāng)有機(jī)廢氣排出時(shí)溫度較不錯(cuò)（在300℃左右），高于起燃溫度，且有機(jī)物含量較不錯(cuò)，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。
三、吸附-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，然后通過熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附出來成為濃縮了的高濃度有機(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，可維持正常運(yùn)行。對(duì)于有機(jī)廢氣催化燃燒工藝的選擇主要取決于：燃燒過程的放熱量，即廢氣中可燃物的種類和濃度；起燃溫度，即有機(jī)組分的性質(zhì)及催化劑活性；熱回收率等。當(dāng)回收熱量高過預(yù)熱所需熱量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，無需外界補(bǔ)充熱源，這是較經(jīng)濟(jì)的。
