工业废气的净化处理方法：燃烧净化法.docx

工业废气的净化处理方法：燃烧净化法燃烧净化法是利用工业废气中污染物可以燃烧氧化的特性，将其燃烧转变为无害物质的方法。该法的主要化学反应是燃烧氧化，少数是热反应。用燃烧法处理工业废气的方法有如下几种。1 .不需要匡助燃料，但需补充空气才可维持燃烧的废气或者尘雾这种废气中可燃物成份超过爆炸上限，除非与空气混合,这种物质是非爆炸性的。采用这种系统，废气无回火之忧，即火焰不会通过废气管线往回传播。废气的燃烧需要充分的氧气，才干保证燃烧反应不断地、充分地进行下去。因此为保证这种废气良好燃烧，充分的氧及与氧的良好混合是重要的，普通混合气中的含氧量应不低于15%o没有充分燃烧的废气会产生一氧化碳或者浓烟（未燃或者未燃尽的碳粒）。2 .既不需补充燃料又不需供应空气便可维持燃烧的废气这种废气处于可燃范围之内，易燃易爆，于是是极其危急的，火焰能从着火点通过输送废气的管道回火。于是，处理这种废气，必需实行安全措施，防止回火。由于上述两种方法均无需匡助燃料，于是又称为直接燃烧。3 .不加匡助燃料就不能维持燃烧的工业废气或者尘雾这种废气中往往含有燃烧所需的足够的空气。这种废气通常被稀释到爆炸下限的25%以下后进行焚烧。此类燃烧又称热力燃烧。4 .让废气通过催化剂床层，使废气中可燃物发生氧化放热反应这种采用催化剂使废气中可燃物在较低温度下氧化分解的方法叫催化燃烧法。它所需要的匡助燃料仅为热力燃烧的40%60%°L直接燃烧直接燃烧又称直接火焰燃烧，是用可燃有害废气当做燃料来燃烧的方法。明显，能采用直接燃烧法来处理的废气应当是可燃组分含量较高，或者燃烧氧化放出热量较高，能维持持续燃烧的气体混合物，上述第1、2种属于这种状况。直接燃烧的设备可以是普通的炉、窑，也常采用火炬。例如炼油厂氧化沥青生产的废气经冷却后，可送入生产用加热炉直接燃烧净化，并回收热量,又如溶剂厂的甲醛尾气经吸收姆!后，仍含有甲醛O75gm3,氢17%18%,甲烷0.04%,也可送入锅炉直接燃烧。直接燃烧通常在Iloooc以上进行，燃烧彻底的产物应是二氧化碳、氮和水蒸气等。火炬是一种放开式的直接燃烧器，它合用于只需补充空气、无需补充燃料的第一种工业废气。火炬时常高出地面几十公尺.由工厂各处排出的可燃废气汇于主管，经分别器、阻火水封槽及其他阻火器后导入火炬顶部燃烧排放，顶部设有气体分布装置、火焰稳定装置以及采纳普通燃料并借电火花点火的点火器，便于火炬顶部安全、稳定、牢靠地燃烧。高空火炬燃烧所需空气来自大气。在可燃烧类排入大气的同时，依靠大气湍流进行可燃物与空气的混合，于是混合往往不良，特别是在刮大风或者废气中碳含量很高(C/H33%)时,燃烧不彻底，消失浓烟，需向火炬中喷入水蒸气，以消退或者削减黑烟。水蒸气的作用之一是阻挡长链煌形成、抑制烽聚合(对不饱和烧的作用特别显著)，其次它能增加扰动，促进混合，有利用燃烧彻底。水蒸气的需要量可如下计算：式中，ms所需蒸汽质量；mf被燃烧燃料质量；mun在mf燃料中的不饱和烧质量。火炬燃烧法的优点是安全，很少要从外部向系统供应能量，成本低，结构简洁，但它的最大缺点是资源不能回收，且往往由于燃烧不全造成大量污染物排向大气，于是各炼油厂、石油化工厂提出要毁灭火炬，设法将火炬气用于生产，以回收热值或者返回生产系统作原料，只在废气流量过大、影响生产平衡时，自动掌握排入火炬燃烧排空。废气中可燃物含量在爆炸范围内的气体的直接燃烧，平安问题是至关重要的。常采用空气或者惰性气体将可燃物含量稀释到爆炸下限以下，但冲突的是，又需要供应匡助燃料。比较好的方法是用蒸汽喷射泵将废气引入焚烧炉，蒸汽喷射泵既可以关心废气克服管道阻力，又可在点火燃烧处和废气发生源之间起阻火作用。在有些状况下，可以采用阻火水封槽，废气由管道进入装有肯定高度水的密封槽，鼓泡向上穿过水层进入上部蒸汽空间，再由引出管送至燃烧炉，水层可以起防止回火的阻火作用。但当水封槽上部蒸汽具有足够的容积时,爆炸也可能在此发生，或者在水封槽内燃烧，放出足以将水蒸发的热量。此外，可在废气输送管路上安装各种形式的阻火器，它们通常由筛.网、孔板等串联而成，万一发生回火时，它们能起到阻断火焰的作用。但它的阻火力量取决于废气通过阻火器的速度，若这种速度高于火焰传播速度，则起阻火作用，否则，火焰就会回至废气源，于是设计阻火器时，必需充分了解火焰传播速度。但火焰传播速度因条件（温度、重度等）不同而有不同，所以阻火器有时不能起很好的阻火作用。可见，防止回火的阻火手段有许多，但总有一些不足之处，实际应用时，时常是几种方法一起用，起二次爱护作用。2.热力燃烧往往遇到的、采用燃烧法处理的工业废气，通常是可燃物含量低、不能维持燃烧的第三种气体，用热力燃烧法处理。在热力燃烧中，被处理的废气不是直接燃烧的燃料，而是作为助燃气体（在废气含氧足够多时）或者燃烧对象（废气含氧很低时）。热力燃烧主要依靠匡助燃料燃烧产生的热力，提高废气的温度，使废气中燃及其他污染物快速氧化，转变为无害的二氧化碳和水蒸气（图22.16）O热力燃烧炉由两部份构成，一是燃烧器，燃烧匡助燃料以产生高温燃气：二是燃烧室，高温燃气与冷废气在此充分混合以达到反应温度，并供应足够的停留时间氧化转化废气中燃类等污染物。明显，要达到抱负的净化效果，三条件：反应温度（TemPeratUre）、停留时间（Tirne）,湍流（TUrbUlenCe）混合是重要的。热力燃烧的三T1条件为使废气中污染物充分氧化转化，达到抱负的净化效果，除过量的氧外，还需要足够高的反应温度（普通760。C摆布）及在此程度下足够长的停留时间（普通0.5s)o以及废气与氧很好的混合(高度湍流)。这"三条件是相互关联的，在肯定范围内改善其中一个条件，可以使其他两个条件要求降低。例如，提高反应温度可以缩短停留时间，并可降低湍流混合的要求。其中，提高反应温度将多耗匡助蠕料，延长停留时间将增大燃烧设备尺寸，于是改进湍流混合是最为经济的。这是设计燃烧炉时要留意的重要方面。燃烧炉内总停留时间及燃烧室体积可按下式估算：式中，一燃烧炉内总停留时间，s；VR一燃烧室体积，m3；Q标一废气与高温燃气在标准状态(293K,1.013×1.5Pa)下的体积流量，m3h-l;T一燃烧室反应温度，即销毁温度，K；总停留时间包括冷的旁通废气与高温燃气匀称混和、匀称升温、进行氧化反应和销毁的全部时间，其中很大部份时间用于废气升温。表22.2列出了部份废气热力燃烧温度及停留时间。普通在工程设计时，可取760。C与0.5s,有雾滴与黑烟的燃烧净化需提高温度、增加停留时间。表1废气燃烧净化所需的温度、时间条件废气净化范围燃烧停留时间反应温度oc碳氢化合物（HC俏毁90%以上）0.30.559（680*碳氢化合物+CO（HC+CO销毁90%以上）030.5680820臭味（销毁50%90%）（销毁90%99%）（销毁99%以上）0.30.50.30.5。30.5540650590700650820烟和缕烟白烟（雾滴）（缕烟消退）（HC+CO销毁90%以上）0.3"0.50.30.5430"540*680820黑烟（炭粒和可燃粒）0.71.07601100