含氢尾气无焰催化燃烧系统
氢气无焰催化燃烧的基本原理
无焰催化燃烧技术是借助催化剂降低反应活化能,使含氢废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧。在催化剂表面,废气中氢气与氧气发生氧化反应,生成水蒸气,并放出大量的热量。由于反应温度较低,有效抑制了空气中的氮气氧化生成氮氧化物(NOx)。
无焰催化燃烧的工艺流程
催化燃烧工艺流程主要包括以下几种:
1.预热式:当废气温度和浓度较低时,需要在预热室加热升温,然后进入反应器进行催化燃烧。燃烧后的气体通过热交换器回收部分热量。
2.自身热平衡式:当废气温度高于起燃温度且含量较高时,热交换器回收净化气体产生的热量,维持热平衡,无需额外补充热量。
3.吸附浓缩+催化燃烧:适用于流量大、浓度低的废气。先通过吸附装置浓缩废气,再进行催化燃烧。
无焰催化燃烧的应用领域和优缺点
催化燃烧技术广泛应用于喷涂、包装印刷、绝缘材料、化学合成等行业,因其投资成本较低、不生成NOx二次污染、安全性好、反应温度低、能耗少等优点而受到青睐。然而,催化燃烧也存在一些缺点,如催化剂昂贵且易中毒失活,需要定期更换。
- 系统介绍
采用无焰催化发生单元将尾气中的氢气和氧气发生反应生成水,从而去除尾气中的氢气。系统通过采集尾气中的氢气浓度和控制混合进入催化发生器的空气量来使尾气中的氢气发生充分的反应。由于氢气和氧气在反应中放热,为了避免催化反应器温度过高;系统通过温控冷却装置实施降温处理。
- 系统设计参数
序号 |
项目 |
技术参数及要求 |
备注 |
1 |
设备应用 |
氢气无焰催化系统 |
|
2 |
尾气处理气量 |
17m3/h |
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3 |
系统背压 |
<100 kpa |
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4 |
工作温度 |
<400℃ |
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5 |
冷却风量 |
50Nm³/hr |
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6 |
助燃风压力 |
7 kpa |
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7 |
尾气氢气浓度 |
<4% |
建议控制2%-3% |
8 |
尾气温度 |
<60℃ |
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9 |
尾气湿度 |
<60% RH |
|
- 系统结构
- 控制系统介绍
- 控制系统包括带电源开关、报警装置、程序控制器、PLC、触摸屏、继电器等。
- PLC 采集传感器信号及运算显示,控制系统按设定要求运行。
- 触摸屏显示运行状态、参数设置、运行参数、故障显示。
5.控制系统包含以下功能
- 系统自动启动/停机
- 尾气氢气浓度分析,尾气质量流量检测,空气质量流量控制,冷却气流量控制。
- 分析混合气体氢气浓度,根据氢气的含量按比例混入空气,参与催化反应。
- 采集催化器壳体温度信息,根据设定温度要求自动调整冷却空气流量,保证催化器壳体温度在合适范围之内。
- PLC 信号可通讯
- 控制箱实现报警及复位功能
6.系统安全保护控制
序号 |
项目 |
控制要求 |
控制状态 |
|
自动 |
手动 |
|||
1 |
正常运行 |
指示 |
☑ |
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2 |
超温故障 |
报警,锁定 |
☑ |
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3 |
空气压力低 |
报警,锁定 |
☑ |
|
4 |
空气压力高 |
报警,锁定 |
☑ |
|
5 |
混气压力低 |
报警,锁定 |
☑ |
|
6 |
混气压力高 |
报警,锁定 |
☑ |
|
7 |
应急停止 |
切断控制电源 |
☑ |
|
8 |
空气流量计检测 |
报警 |
☑ |
|
9 |
混气流量计检测 |
报警 |
☑ |
|
10 |
混气氢浓度检测 |
报警,锁定 |
☑ |
|
7.系统设计标准
序号 |
标准名称 |
备 注 |
1 |
BS EN746-2-1997 |
工业热处理设备:燃烧和燃料处理系统的安全要求 |
2 |
EN746-2-1997 |
工业热处理设备第2部分:燃烧和进料系统的安全要求 |
3 |
GB/T19839-2005 |
《工业燃油燃气燃烧器通用技术条件》 |
4 |
GB/T 19672-2005 |
《管线阀门技术条件》 |