第六章 4(有害气体燃烧净化).ppt

第七章 有害气体的燃烧净化 用燃烧方法来销毁有害气体、蒸气或烟尘，使之变成无害物质，叫做燃烧净化。 燃烧净化的方法仅能用于销毁那些可燃的或在高温下能分解的有害气体和烟尘。 一、火焰传播理论 　　火焰传播的理论分为两大类。 　　1．热传播理论 　　这类理论认为：火焰传播是依靠燃烧时所放出的热量加热周围的气体，使其达到燃烧所需要的温度而实现的。 　　因此，能否实现火焰传播主要与三个方面的因素有关： ①混合气体中的含氧量； ②混合气体中含有可燃组分的浓度； ③辅助燃料燃烧过程中所放出的热量。 2．自由基连锁反应理论 　　该种理论认为：在燃烧室中，火焰之所以能够进行很快的氧化反应，就是因为火焰中存在着大量活性很大的自由基。由于自由基是具有不饱和价的自由原子或原子团，极易同其他的原子或自由基发生连续的连锁反应，而使得火焰得以传播。 由于火焰的存在，使得自由基大量产生，所产生的自由基加速了废气中可燃组分的销毁速度。在这些自由基中， 是 一个很重要的自由基，它主要靠水分在火焰中解离而产生。 二、燃烧类型 大多数可燃气体在超过500℃便开始燃烧，在600-800℃下燃烧迅速增快，甚至在0.1秒以内即可接近完全燃烧。 当可燃性气体浓度高于爆炸下限时，燃烧放热可使燃烧温度达1100℃以上，因此，这样的气体可用明火点燃。这类燃烧即称为直接燃烧。 作业环境空气或工业生产废气中可燃成分的浓度一般低于爆炸下限，燃烧放热达不到600℃，因此，不能用明火点燃，须将废气预热到600℃以上，才可进行燃烧反应。这类燃烧称为热力燃烧。 如果废气中可燃成分浓度低于爆炸下限，但在催化剂参与下，废气预热至200-400℃下，便能进行燃烧。这类燃烧称为催化燃烧。 三、直接燃烧 直接燃烧，直接燃烧，也称直接火焰燃烧，是把可燃的有害废气当作燃料直接烧掉的办法，只适用于有害废气中可燃组分含量高，或燃烧后放出热量(称为热值)高的气体，一般情况下要求废气的热值在3347．2kJ／m3以上。 　直接燃烧的设备，浓度高于爆炸下限的废气可在一般的炉、窑中把可燃废气当燃料使用直接燃烧，并回收其热能。也可用燃烧器。 敞开式的，特别是垂直位置的直接燃烧器称作“火炬”。火炬很少用于溶剂蒸气，而只用于有很少灰分的废燃料气。 在石油工业和石油化学工业中，主要是“火炬”燃烧。 它是将废气连续通人烟筒，而在烟筒末端进行燃烧。气流混合良好和氢碳比在0.3以上有助于燃烧彻底。 蓝色的火焰以蔚蓝色的天空为衬托显示不出色彩，说明操作良好；黄橙色的火焰，并拖着一条黑烟尾巴（碳氢化合物中H／C≥0．33的，较为易燃而无烟。H／C重量比愈低，愈容易产生黑烟。），说明操作不良。 若在烟囱顶部喷入蒸气，则有助于消除不完全反应的问题。 其蒸气量为： 式中：ms——所需蒸气量（kg) Mf——被燃组分混合物的质量(kg)； Mu——在mf质量燃料中的可燃组分的量。 四、热力燃烧 热力燃烧，一般指利用燃烧辅助燃料所产生的火焰提高混合气体的温度，将废气中的可燃组分氧化或销毁。 热力燃烧或热燃烧又称热化学转化，是把可燃有害组分温度升高到反应温度，使其进行氧化分解的方法。反应温度通常为540～820℃范围，所以需要使用辅助燃料燃烧供热。热力燃烧使用的设备称为热力燃烧室(炉)，也称热反应器等。 这种方法可用于可燃有机质含量较低的废气的净化处理，热值在37．656～753．12kJ／m3的废气都可应用此法。　 燃烧净化的方法可以广泛应用于有机溶剂蒸气及碳氢化合物的净化处理，也可以用于消除烟的臭味。 上述物质在燃烧氧化过程中被氧化成二氧化碳和水蒸气，同时释放出热量，因此在燃烧净化时根据条件可以回收利用所产生的燃热量。 （一）热力燃烧的“三T”条件 　 热力燃烧的条件热力燃烧的条件是废气与氧气在反应温度下充分接触一定的时间。这就是在供氧充分的情况下，热力燃烧的反应温度、驻留时间、湍流混合的三个要素，也就是国外所称的温度(Temperature)、时间(Time)、湍流(Turbulence)的“三T条件”。 燃烧炉的总驻留时间可按下式估算： 式中： －燃烧炉的总驻留时间，秒； －燃烧室体积，m3； －废气与高温燃气在标准状态（20oC,1大气压）的体积流量，m3/h； －燃烧室反应温度（即销毁温度），oC。 “三T条件”具体指出了热力燃烧的必要条件，“三T”条件之间是具有内在联系的，改变其中的任何一个条件，其他两项都可以得到相应的改变。 如提高反应温度，使得反应速度加快，就可以适当地降低驻留时间和湍流强度。然而，在这“三T”条件中，延长驻留时间会使设备体积增大；提高反应温度会使辅助燃料的消耗增加。 因此，最经济的方法就是改善湍流混合情况，以增大分子接触的机会。这就需要在设计燃烧