(1) 设有间壁式换热器的催化氧化器图1即是一台设有管壳式换热器的催化氧化器示意图。废气由风机引入,先通过换热器(管内),被热的净化气预热到一定温度后进入催化燃烧室。为保证气流分布均匀,气体进入催化剂床层之前,先通过一个气流分布器。反应后气体从换热器管间通过,并与废气换热后排入大气。
典型的有机废气催化氧化器,所处理废气的VOC浓度一般低于25%LEL(通常小于15%LEL),即废气的总热值大约相当于372~744kJ/m3(10~20Btu/scf)。如果反应温度过高,则有可能使催化剂烧结而失效。为避免催化剂过热,必须控制燃烧产物的温度,以及添加新鲜空气来调节废气的入口温度。当然,这样会增加辅助燃料的消耗,因为添加了空气使预热温度降低,但同样要将废气(以及增加的空气)加热到催化反应温度。
这种设有间壁式换热器的催化氧化器的特点是:燃烧室温度一般为300~400℃(贵金属催化剂300~450℃;金属氧化物催化剂200~300℃),以及空速为:贵金属催化剂30000~40000h-1和金属氧化物催化剂10000~15000h-1;热效率最高可达80%;废气处理量一般为500~20000m3/h,调节比为1:5。这种催化氧化器投资中等,排放的NO2和CO较低,也可用于原料废气温度高的场合。一般比较适用于处理含低到中等浓度VOC的废气,其处理的气量通常至少为500Nm3/h对某些含催化剂中毒的废气,其应用受到限制。
上述带间壁式换热器的催化氧化器是按箱式设计,但也有许多装置设计成圆筒形,并根据催化剂形状(颗粒或蜂窝块)具有不同结构。图2表示采用两种类型催化剂的可能结构。
由图2(a)可知,在采用颗粒催化剂时,废气从管内通过换热器预热后直达燃烧室的混合区,经燃烧室加热后进到催化剂床层;催化剂床层呈环形,并布置在管束换热器的中央,这样气流通过时阻力较小、分布均匀;反应后气体进入换热器的管间,并经过折流板多次绕流、充分换热后排出。换热器设在整个设备内,充分利用了热量,而且布置紧凑。图2(b)是用蜂窝块催化剂;因为蜂窝块中的通道是直通式的,所以气流通过时阻力较小,可以面向燃烧气体的流向(在直径大情况下,必要时可在其前面设置气体分布器,借以确保气流的均匀分布);废气从换热器的管间通过,并经夹套进入燃烧室的混合区,燃烧反应后的净化器通过换热器管内排出。
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