摘要：本（běn）文以（yǐ）某裝備製（zhì）造企業噴塗車間（jiān）的廢（fèi）氣以催化燃燒法處理展開研究，同時對商（shāng）業用催化劑以及企業自（zì）主（zhǔ）研發的催化劑進行相關的（de）測試，探究在有限的占地麵積中，如何通過科學的設計來保證有機廢氣的高效降解。
　　關鍵（jiàn）詞：催化燃燒（shāo）法;噴塗（tú）廢氣;催化劑;應用
　　中圖分（fèn）類號：X701.7 文獻標識碼：A 文章編號（hào）：2095-672X（2020）03-0-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.064
　　Application of catalytic combustion method in the treatment of spraying waste gas
　　Jiang Chengcheng，Qiu Chunguang
　　（Linyi Environmental Protection Science Research Institute Co.，Ltd.，Linyi Shandong 276000，China）
　　Abstract：In this paper，the waste gas from a spray workshop of an equipment manufacturing enterprise is treated by catalytic combustion method.At the same time， the commercial catalyst and the catalyst independently developed by the enterprise are tested to explore how to ensure the efficient degradation of organic waste gas through scientific design in a limited area.
　　Key words：Catalytic combustion method;Spraying waste gas;Catalyst;Application
　　1 催化（huà）燃燒技術的（de）原理
　　催化燃燒是典型的氣體與固體相催（cuī）化的反應，它（tā）在催化劑的作用下可以降低化學反應的活性，確（què）保其可以在250～300℃的起燃溫（wēn）度下進行無火焰的燃燒，並與固體催（cuī）化劑（jì）的表麵與有機物質發生氧化，產生大量的水和二氧化碳，同時釋放熱量[1]。由於催化燃燒的氧化反應溫度較低，因此可以有效的抑製空氣中的氮氣產生高溫的氮氧化合物。並且，由於氧化（huà）劑具備選擇性氧化的作用，含（hán）氮化合物的氧化（huà）過程可能會造成（chéng）限製，導致大多數的含氮氧化物形成分（fèn）子氮。
　　2 項（xiàng）目實例簡介（jiè）
　　某一（yī）裝（zhuāng）備製造企業專門生產大型的機械設備，配備（bèi）專門的噴塗車間，車間（jiān）內有（yǒu）完善的廢氣收集係統（tǒng）以及漆霧幹式（shì）過（guò）濾係統。漆霧的過濾技術是玻璃纖維（wéi）棉過濾以及活性炭吸附，完成過濾的廢氣在活性炭經（jīng）過吸附（fù）後才可排放。基於地方環保監管的力（lì）度增大，該企業需要（yào）進一步改造廢氣的處理係統，但是在（zài）企業建立之初就將活（huó）性炭吸附的係（xì）統幾乎（hū）完全覆蓋到生（shēng）產車間的每個角（jiǎo）落，沒有多餘的空地增添新的設備，因此，最（zuì）終決定使用（yòng）活性炭（tàn）離線脫附的技（jì）術集合催化燃燒的方（fāng）式（shì）進行廢氣的處理。
　　3 催化燃燒的設備設計
　　完（wán）成催（cuī）化燃燒主要有兩個方麵的技術：去除效（xiào）率（lǜ）以及運行功耗。去除效率與有機（jī）物的濃度、反應發生的（de）溫度極易催化劑的（de）性能之間有密切的關係（xì）;運行功率則會受到需處理的廢氣量、有機物的濃度以及換熱效（xiào）率的牽製。將換熱麵（miàn）積增大則可以提高餘熱的利用效率，繼而讓自熱平衡更（gèng）容易實現，以（yǐ）此來降低係統的功能消耗。但基於客觀條件的（de）限製，項目以確保去除率為主。
　　廢氣（qì）經過鼓風機的作用，通過三通閥、阻火閥、換熱器以及（jí）電加熱（rè）器，進入到催化燃燒的地點，燃燒的尾氣通過換熱器進行排空。如果發生了（le）明火回流的情況，阻火閥將（jiāng）立即啟動關閉，具備壓力（lì）傳感器（qì）的三通閥將立即切向旁通直（zhí）排。
　　廢氣從進氣口進入，經過板式（shì）換熱器從上（shàng）而下流動，同時分為兩個部分進入分（fèn）布於燃（rán）燒室（shì）兩側的電加（jiā）熱腔（qiāng），電加熱腔內均勻的設有電加熱棒。廢棄油（yóu）電加熱棒加熱到一定的（de）溫度（dù）在燃燒室的上（shàng）方匯集，同時由上而下的經（jīng）過催化劑的空管進行催化燃燒反應（yīng），反（fǎn）應產生的氣體從燃燒室的下方進行排放，再由板式換熱器傳（chuán）送餘熱給新（xīn）進入（rù）的廢氣，再通過排（pái）氣口排放[2]。
　　這種催化燃（rán）燒的設備其最大的處理風量是700m3/h，風（fēng）機可承載的（de）最大風量為1000m3/h，離（lí）心風機的最大風壓為2500Pa，經過變頻器調整的風量，其催化劑（jì）的填裝含量為0.0288m3。
　　4 催化（huà）劑的研製（zhì）
　　該項目的催化劑研製小組采（cǎi）用了商業雙貴金屬蜂窩催化（huà）劑，並結合產學研研製出（chū）了單貴金屬的蜂窩催化劑。自主研製的（de）催化（huà）劑以蜂窩陶瓷作（zuò）為承載，在其表麵塗上氧化鋁和稀土氧化劑作（zuò）為第二層（céng）載體。剩餘（yú）的其他工藝與原有的浸漬塗覆法（fǎ）相同。
　　5 催化劑燃燒性能
　　對於催化劑燃燒性能的評估，通（tōng）過借助手持式（shì）的PID濃度檢測儀，但基於出入口不一樣（yàng）的溫度，以及（jí）PID檢測的單（dān）位為ppm，計算淨（jìng）化（huà）效率的具體單位需（xū）要換（huàn）算（suàn）為mg/m3：
　　式中（zhōng）：
　　M-氣體分子量;T-氣體溫度;Ba-大氣壓。
　　噴（pēn）塗廢氣所（suǒ）產（chǎn）生的VOCS多由多（duō）種成分共（gòng）同組成，為了便捷計（jì）算，M取（qǔ）值通常為80，Ba取值通（tōng）常為101325，則上述公式可簡化為：
　　分別將廢棄（qì）的濃度設定（dìng）在50ppm、100ppm、260ppm、400ppm，進行商業用催化劑（jì）的性能檢測，分別將廢氣的濃度設定在51ppm、110ppm、260ppm、400ppm，對自主（zhǔ）研發的催化劑進行（háng）性能的檢測。
　　結合（hé）實（shí）驗數據，濃度不變（biàn）的情（qíng）況下，反應的溫度越高，其淨化的效率越高;如果溫（wēn）度不變，廢氣的濃度越高，其淨化的效率越低。借助數據的對比我們可以發現，自主（zhǔ）研發的催化劑（jì）當溫度大於200℃時，其VOCS淨化的效率將會超（chāo）過90%，而當商業催化劑的淨化效率達（dá）到90%其溫度需要保證在250℃左右，這就可以說明，自主研（yán）製的催化劑相較於（yú）商業用的催化劑，其低溫活（huó）性的性能更（gèng）加優秀[3]。

　　觀察經過測試後的催化劑外觀，商業用催化劑出現了不同程度（dù）的破損，而自主研（yán）發的催化劑外觀（guān）則保持完好，說明自主研發的催化劑其使用的壽命更加的長久。但無論是商業（yè）用催化劑還是自主研發的催化（huà）劑，其表麵均出現了發黑的現象（xiàng），這是（shì）由於通過的氣流與催化劑的加熱方式有關，流場的混亂讓部（bù）分區域的（de）溫（wēn）度不夠，進而導致（zhì）碳性物質堆（duī）積，如果長期（qī）運行就（jiù）會導致孔道的堵塞。
　　但是由（yóu）於氣體溫度較高，高溫的氣體與新進入的廢氣混合之後被引進已經飽和的活性炭進行脫附再生其剩（shèng）餘的氣體可以經由烘幹室，以（yǐ）此來進行裝備的幹燥（zào）[4]。將換熱（rè）麵積減小不但可以極大的（de）降低催化燃燒設備的體積，還可以減（jiǎn）少對活性（xìng）炭電熱脫附設備的（de）使用率，發揮尾氣餘（yú）熱最大的（de）利用效率。
　　由此我們可以得知：（1）廢氣的進入濃度對催化反應的性能造成一定的影響，隻有將濃度數值控製在合理（lǐ）的範圍內（nèi），其催化燃燒的性能才會趨於穩定，得到較理想的（de）催化燃燒效果。（2）催化的溫度直接影響催化的效果，廢氣的去除效率隨著催化溫度的升高而產生變化，催化的溫度過高或過低（dī）對催化效率都是不利的。（3）空氣的流速過大，會致使一部分催化（huà）燃燒器中的有機廢氣難以與催化劑充分的接觸就（jiù）直接被帶離（lí）反應器，進而導致催化反應的不（bú）充分（fèn），影響催化的效果。
　　6 結語
　　以項（xiàng）目開發（fā）為（wéi）基礎的催化燃燒核裝置（zhì）和催化劑，對噴（pēn）塗廢氣的淨化有明顯的效果，尤其是當VOCS的（de）濃度不（bú）超過400ppm時，其廢氣出口的（de）濃度即可控製在2.1ppm以內，這個含量遠遠低於國家（jiā）的相關（guān）標準。雖然以項目開發為基礎的催化（huà）燃燒裝置與催化劑在處理廢氣方麵其溫度較（jiào）高，但是可以將其用於活性炭的（de）脫附以及裝備漆麵的幹燥處理，將（jiāng）餘熱有（yǒu）效的二次利用，是符合在特（tè）定條件下治理廢氣的要求的。這種（zhǒng）催化燃燒裝置在未來的推廣及使（shǐ）用中，能夠更好的改進換熱器的結構，借助增加換熱的麵積來降（jiàng）低排氣的溫度，以此（cǐ）來為在低濃度下的催化（huà）燃燒自熱平衡創造有利的（de）條件。
　　參（cān）考文獻
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　　[2]鄒慶平，陳秀鵑，沈樹寶，陳（chén）英（yīng）文.多（duō）環芳烴有機（jī）廢氣的催化燃燒處理技術進展[J/OL].現代化工：1-5[2020-01-08].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2172.TQ.20191204.1128.010.html.
　　[3]許（xǔ）國莉.煤化工大氣汙染處理技術進展及發展趨勢探討[J].石化技術，2019，26（08）：176+178.
　　[4]CuO摻雜活性炭對AN/Mg/NC複合材料熱分解及燃燒的催化作用[J].The Journal of Physical Chemistry C，2019.