?VOCs催化燃烧的基本原理介绍

VOCs催化燃烧基本原理

催化燃烧的本质就是燃烧，从化学角度来说燃烧反应就是深度氧化反应，燃烧反应发生的化学反应与深度氧化反应是一样，VOCs经过燃烧（或催化燃烧）生成二氧化碳和水，燃烧过程放出的热量和深度氧化反应是一样的。基本反应如下：

VOCs + O2 == CO2+ H2O + Q  

催化剂的定义：

催化剂是一种加快化学反应速率,本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。催化剂不改变化学反应的热力学，只改变化学反应的动力学，其本质就是降低化学反应的活化能，加快化学反应的发生。在VOCs氧化反应中就是降低反应温度。这也是热力燃烧（TO、RTO）需要800 oC甚至更高的温度，而催化燃烧通常只要350 oC左右的科学道理。

催化燃烧性能通俗的说就是降低反应温度的幅度，在实际工业使用中，催化剂性能体现在使用温度，使用寿命、和抗性能。

但是，这里需要说明的是，催化剂是高科技产品，开发一个催化剂需要大量的科研投入的。比如一个实验室性能非常好的催化剂，很有可能无法产业化。讲一个非常简单的例子，搞催化研究的都知道，上世纪八十年代日本的Haruta发现的负载金催化剂对（CO）氧化超高活性，实验室可以在冰点（0 oC）将CO氧化成二氧化碳（CO2）。然而，早些年，燃气热水器市场中有一款消除CO的燃气热水器，烟道气排出口处装了一块催化剂模块，烟道气温度大约在120 oC左右，“测试初期浓度为0，持续了大概10分钟浓度到达6ppm，浓度蕞高的时候达到26ppm。说明催化剂的活性下降很快。这就是实验室催化剂和现实应用中的差距。

?催化燃烧法应用中的防范措施

催化燃烧法处理VOCs的过程中， 存在如下几种安全隐患：活性炭吸附—脱附—催化燃烧法中有活性炭起火的现象。

活性炭起火现象及防范措施

在前期的VOCs富集过程中， 由于活性炭着火点较低而脱附温度过高，当对吸附饱和的活性炭进行脱附处理时，会由于脱附箱体内温度过高导致活性炭着火。

解决该问题可以从两个方面着手：一是采用着火点高的活性炭；二是严格控制脱附温度，使其远低于活性炭着火点。因此可采取如下措施：严格控制脱附温度，选择质量好的脱附温度传感器，尽可能在活性炭吸附箱合适位置安装两个温度传感器；在PLC 编程中加入脱附温度超温时停附程序；同时要防患于未然，在活性炭吸附箱上方增加消防水管并连结烟气报警及自动喷淋装置，以防意外。

催化燃烧在水泥生产中的应用

在水泥工业中，水泥熟料的煅烧是通过煤的燃烧来实现的，煤的燃烧状况直接影响到水泥熟料的燃烧效果。煤在催化剂作用下，加速氧化物放氧，使煤炭迅速燃烧，提高燃烧的强度。

给水泥煅烧提供了足够热能，同时也提高了水泥煅烧热动力，加速热传递，促进质点、固相、气相、液相反应，提高了物质扩散速度和相间反应速度。

已有研究表明，“CHCT”催化剂在水泥熟料煅烧过程中通过对煤炭的催化燃烧可有效促进固相反应、液相反应以及熟料急冷。另有实验表明，MnO2的催化效果也较好,其蕞佳添加量为8%～ 16%，且对水泥熟料的性能不会产生影响。