活性炭吸附脱附催化燃烧设计规范

活性炭吸附脱附催化燃烧设计规范，催化燃烧是利用贵金属催化剂降低废气中有机物的活化能，使有机物在较低的温度(一般在250～300oC左右，不同成分的有机物，其催化燃烧温度不一样)下发生无火焰燃烧。其原理是废气经过催化剂时，先被吸附至催化剂表面，然后在一定的温度下发生催化燃烧，达到净化的目的。目前有机废气处理中常用的催化一般为蜂窝状钯金属催化剂和铂金属催化剂，催化燃烧方式有电加热和燃气加热，燃烧类型有直接催化燃烧(CO)和蓄热式催化燃烧(RCO)。催化燃烧一般适用于小风量、高浓度、高温的气态有机物，且废气中不能含有硫、汞等可使催化剂中毒的物质。

活性炭的吸附能力主要是受其本身的比表面积、孔隙大小、分子间力、化学键合成等因素影响;而在实际应用中，对活性炭装置的设计，关键是活性炭的过滤面积、过滤风速、活性炭的层厚。

活性炭过滤风速在《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2026—2013)中，可以查到固定床吸附，采用颗粒状吸附剂气体流速宜低于0.6m/s，采用纤维状吸附剂气体流速宜低于0.15m/s，采用蜂窝状吸附剂气体流速宜低于1.2m/s;过滤面积即可根据处理风量和过滤风速计算得出。

碳层厚度的设计，就需要结合废气的产生浓度、去除效率、活性炭的更换时长等因素进行。一般会采用2种方式计算碳层厚度：一是，根据活性炭需要的更换周期，来确定活性炭的总的装填量，之后再根据过滤面积计算碳层厚度;二是，在考虑吸附箱尺寸大小、碳层风阻、过滤风速的情况下，依照经验直接选定一个厚度值。

以上设计基于活性炭的吸附速率为一个恒定值或者无限大到可忽略不计的情况下设计的。而实际中吸附速率目前还不能有效计算出，不同的碳、不同的过滤风速、不同的风压等等，都会影响碳层的速率吸附速率。

实际中影响碳层吸附速率的因素有：吸附质浓度、风压、温度、活性炭比表面积等等，活性炭是经过活化处理后的碳，其具备比表面积大，孔隙多的特点，使其具有较强吸附能力。颗粒碳比表面积一般可达700—1200m2/g，其孔径大小范围在1.5nm一5um之间。其吸附方式主要通过2种途径：一是活性炭与气体分子间的范德华力，当气体分子经过活性炭表面，范德华力起主导作用时，气体分子先被吸附至活性炭外表面，小于活性炭孔径的分子经内部扩散转移至内表面，从而达到吸附的效果，此为物理吸附;二是吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合成，此为化学吸附。活性炭吸附一般适用于大风量、低浓度、低湿度、低含尘的有机废气。

活性炭吸附浓缩催化燃烧装置反应是典型的气—固相催化反应，其实质是在一定温度下，吸附于催化剂表面的有机物(VOCs)与来自空气中的氧发生催化氧化反应，彻底氧化分解成无害的 CO 2 和 H 2 O，并释放反应热的过程。在本装置内有两个核心部分，一是活性炭吸附浓缩，二是催化燃烧床（贵金属催化剂）。 活性炭吸附浓缩催化燃烧装置反应是典型的气—固相催化反应，其实质是在一定温度下，吸附于催化剂表面的有机物(VOCs)与来自空气中的氧发生催化氧化反应，彻底氧化分解成无害的 CO 2 和 H 2 O，并释放反应热的过程。在本装置内有两个核心部分，一是活性炭吸附浓缩，二是催化燃烧床（贵金属催化剂）。

活性炭吸附浓缩催化燃烧的主要作用有以下几点：

1）首先，启动加热元件加热。内部加热元件产生热能后，通过风机和连接管道将热空气吹入活性炭吸附床，使活性炭床升温；

2）升温后，浓缩在活性炭中的有机物从便会挥发解析出来，在风机负压引导下有机物通过脱附管道进入催化燃烧床内，催化燃烧床内部添有贵金属催化剂，在高温和催化剂的作用下，挥发出来的有机废气得到二次分解净化。

3）当催化燃烧床升温达到280℃左右时，废气中的有机物质在催化剂的作用下即可开始反应，同时，废气燃烧产生的热气循环使用，反应后的热量达到一定值时加热元件可以停止工作，此时活性炭吸附浓缩催化燃烧加热装置为无功率运行状态。

4）活性炭脱附后的小风量、高浓度有机废气先进入换转热器进行换热，进行余热的回收，同时加热元件对废气进一步升温，升温后的有机废气达到废气在催化剂作用下的起燃温度，在催化剂的作用下与氧气反应，高温裂解成 CO2 和 H2O，有机成分得到净化，同时释放出热量，释放出的热量使气体温度进一步升高，净化后的尾气经过两级换热器实现余热的回收利用，以此循环，让活性炭吸附浓缩催化燃烧装置更节能、更省电。

活性炭吸附浓缩催化燃烧装置采用电加热方式预热，电热管分成多组，由电控箱自动控制，当废气温度低于一定温度时（可设定）电热管会自动接通电源给废气加热，当废气温度高于一定温度时（可设定）电热管会自动断开一组、二组、多组或全部电源以节约电能及达到安全运行。当脱附气体中的废气浓度达到 4000mg/m3 左右，基本可以实现热量的自平衡，不需要开启电加热，达到节约能源的目的。

5）活性炭脱附再生流程：当活性炭吸附饱和后，启动脱附风机进行脱附，脱附气体首先经过催化床中的换热器，然后进入催化床中，在电加热器的作用下，气体温度提高到280℃左右，有机物质在催化剂的作用下高温氧化，被分解为CO2和H2O，同时放出大量的热。释放出来的热量将气体温度进一部提高，该高温气体再次通过换热器，与进来的冷风换热，回收一部分热量。从换热器出来的气体一部分直接排空，另一部分继续进入吸附床对活性炭进行脱附。当脱附温度过高时可启动补冷风机进行补冷，使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内，循环利用。