催化燃烧设备的设计注意事项与燃烧过程的讲解

催化燃烧设备设计时应考虑的问题：

一、不错的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应，所以，无论反应进行到什么阶段，都应在尽可能高的温度下进行，以获得较不错的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制，如催化剂的不怕热温度、高温材料的获得，热能的供应，以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。

二、便于清洗和换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构，便于清洗和换催化剂载体。

三、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用气作辅助燃料，也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体，如果净化后的气体不能作为助燃，则应引入空气助燃。

四、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀，并确定火焰不直接接触催化剂表面，燃烧室需要具有足够的长度和空间。催化燃烧设备应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬不怕火材料，或用双层夹墙结构。

催化燃烧设备所利用的是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以，催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程，大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时，通过催化剂就可以氧化。与热力燃烧法相比，催化燃烧所需的辅助燃料少，能量消耗低，设备设施的体积小。在化学反应过程中，利用催化剂降低燃烧温度，加速不好的不好的气体氧化的方法，叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的，具有大的比表面积和适当的孔径，当加热到300~450℃的气体通过催化层时，氧和气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上，增加了氧和气体接触碰撞的机会，提升了活性，使气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O，同时产生热量，从而使得气体变成没有伤害气体。

催化燃烧设备主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成。其净化原理是：未净化气体在进入燃烧室以前，先经过热交换器被预热后送至燃烧室，在燃烧室内达到所要求的反应温度，氧化反应在催化反应器中进行，净化后烟气经热交换器释放出部分热量，再由烟囱排入大气。

催化燃烧设备所发生的气—固相催化反应的实质是活性氧参与的深层氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使得反应物富集于表面。借助催化剂的作用使得废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量的热能，从而达到除掉废气中不好的物质的目的。

光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，继而发生化学反应生成新的物质或变成引发热反应的中间化学产物。光催化剂是指在光的照射下，自身不起变化，却可以推动化学反应的物质。它利用光能转化成化学反应所需的能量，产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成很有氧化力的自由基或负离子。喷漆行业比较典型的是集装箱、汽车生产线等的涂装工序，会产生大量含油漆稀料成分的复杂废气，为了达到喷漆技术及人员健康需求，风量通常很大，可高达20万m3/h，浓度通常为200～1000mg/m3，属于低浓度、无回收价值的废气，业界通常采用吸附浓缩－催化燃烧工艺处理。

可燃物在催化剂作用下燃烧，与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低，燃烧比较基本。催化燃烧所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧反应物多组分物质。例如家用负载Pd或稀土化合物的催化燃气灶，可减少尾气中CO含量，提升热速率。负载0.2%pt的氧反应铝催化剂，在500℃下，可将大多数化合物燃烧，脱臭净化到化学位移σ=1以下。催化燃烧为无焰燃烧，因此适用于稳定性要求高的场合，如以H2和O2为原料的燃料电池、用汽油或酒精为原料的怀炉（催化剂为浸Pt石棉）等。如除掉化工厂NOx的烟雾，可加燃料到烟雾中，通过负载型铂和钯催化剂，催化燃烧使NOx转化为N2气。采用适当的催化剂，使用不好的气体中的可燃物质在较低的温度下分离、氧反应的燃烧方法。

催化燃烧设备利用的是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的氧反应作用。在催化燃烧过程中，借助催化剂在低温下（200～400℃）下，实现对物的基本氧反应，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提升了反应速率，加快了反应的进行。所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧反应物多组分物质，可燃物在催化剂作用下燃烧，与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低，燃烧比较基本。