催化燃烧技术原理

催化燃烧技术作为VOCs废气处理工艺之一，因为其净化率高，燃烧温度低（一般低于350℃），燃烧没有明火，不会有NOx等二次污染物的生成，安全节能环保等特点，在环保市场应用有了很好的发展前景。催化剂作为催化燃烧系统的关键技术环节，催化剂的合成技术及应用规则就显得尤为重要。

催化燃烧反应原理是有机废气在较低温度下在催化剂的作用下被完全氧化和分解，达到净化气体目的。催化燃烧是典型的气固相催化反应，其原理是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集在催化剂表面上以提高反应速率。借助于催化剂，有机废气可以在较低的起燃温度下无焰燃烧并且在释放大量热量，同时氧化分解成CO2和H2O。

催化燃烧法处理VOCs的过程中存在的活性炭吸附—脱附—催化燃烧法中活性碳起火的现象，VOCs（挥发性有机化合物） 是指在常压下沸点在50~260 ℃、常温下饱和蒸汽压大于 133.32 Pa 的有机化合物， 或者在常温常压下任何能挥发的有机液体和固体[1]。VOCs 类目复杂，主要包含烯烃、烷烃、醇类、芳香烃、芳烃类、醛类、卤代烃等，主要产生于制药、制鞋、石油炼化和喷漆等行业[2]。某些VOCs对臭氧层有破坏作用，如含氢氯氟烃 (HCFCls)和氯氟烃 (CFCs)；VOCs 也是形成雾霾的重要前物，是有毒有害气体的重要来源，环保部已将其列为细颗粒物之外蕞大的空气污染元凶[3]。随着工业化进程的加快，VOCs 引起的健康与环境问题引来越来越多的关注，VOCs 的处理也已迫在眉睫。

废气处理催化燃烧净化塔在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成水和二氧化碳。

催化燃烧法处理工业有机废气是20世纪40年代末出现的技术。从1949年美国研制出世界上套催化燃烧装置到现在，这项技术已广泛地应用于油漆、橡胶加工、塑料加工、树脂加工、皮革加工、食品业和铸造业等部门，也用于汽车废气净化等方面。中国在1973年开始将催化燃烧法用于治理漆包线烘干炉排出的有机废气,随后又在绝缘材料、印刷工业等方面进行了研究,使催化燃烧法得到了广泛的应用。

催化燃烧过程当气流中的污染物可被氧化时，燃烧是一种***的污染控制方案

碳氢化合物就属于这类污染物。燃烧可以分为直接火焰燃烧和催化燃烧两类。燃烧即是在氧和热的作用下将碳氢化合物转化为水和二氧化碳。其反应方程式如下：CnH2m+（n+m/2）O2=nCO2+H2O+Heat在燃烧过程中，气流量和有机物负荷是选择燃烧技术的重要参数。一个衡量污染物负荷的参数是低极限（LEL）或低可燃极限（LFL）。气流的低极限是气体可自燃的有机物浓度（100%LEL）。由于100%LEL具有危险，美国消防协会规定气流的LEL不能超过50%,在LEL超过25%时应设置可燃气体监控装置。另一个要考虑的因素是气流的能量密度，当气流的能量密度必须大于3.7MJ/m3时点火后气体可自行维持燃烧，否则需要提供辅助燃料，另外要考虑燃烧后不产生有毒的副产品。能量值低于3.7MJ/m3的气体，可利用催化剂来帮助氧化燃烧。

经常使用的活性催化剂是铂或钯的化合物，使用陶瓷作载体。使用催化剂可降低燃烧温度，节省运行费用，但是主要缺点是微量的硫和铅的化合物会使催化剂，而且特定的催化剂对每种有机污染物起到催化燃烧的作用是不同的，对有些有机污染物的去除可能无效。