燃烧法处理有机废气的探讨

燃烧法处理有机废气的探讨
【摘 要】有机废气治净化的燃烧法是基于废气中有机化合物可
以燃烧氧化的特性，其目的是通过燃烧将废气中可氧化的组分转化
为无害物质，在废气中含纯碳氢化合物的情况下，即转化为co2和
h2o。燃烧法处理有机废气的方法主要为：直接燃烧法、热力燃烧
法、蓄热式燃烧法和催化燃烧法。
【关键词】有机废气；燃烧处理；探讨
treatment of organic waste gas of combustion method
【abstract】organic waste gas treatment purification
combustion method is based on the exhaust gas of organic
compounds can combustion oxidation properties， its goal is
through the combustion exhaust gas of oxidizable components
into harmless substances， in the exhaust gases contain pure
hydrocarbon compound， that is converted to co2 and h2o.
combustion method for treatment of organic waste gas is the
important method： direct combustion， thermal combustion
method， regenerative combustion and catalytic combustion.
【key words】organic waste gas；combustion process；discuss
有机废气治净化的燃烧法是基于废气中有机化合物可以燃烧氧
化的特性，其目的是通过燃烧将废气中可氧化的组分转化为无害物
质，在废气中含纯碳氢化合物的情况下，即转化为co2和h2o。有
机废气净化的燃烧法主要分三种类型，即直接燃烧、热力燃烧和催
化燃烧。当废气中voc浓度很高时，可把废气当作燃料来燃烧.所
以称其为直接燃烧；而在热力燃烧和催化燃烧情况下，所处理的废
气中可燃物的浓度太低.必须借辅助燃料来实现燃烧，故称为热力
燃烧，也称后燃烧，无烟燃烧。在有机废气净化中的催化燃烧，当
然也属于热力燃烧，只是因为具有催化反应特点而单独分出。催化
燃烧的目的是：利用催化剂的催化作用束降低氧化反应温度和提高
反应速率。
在绝大多数处理有机废气的场合.废气中voc的浓度一般都很低，
而且风量相当大。因此，往往因为回收废气中的有机溶剂在经济上
不合算，或难以使回收后的溶剂重复使用，以及在回收过程中可能
产生二次污染等问题，才采用燃烧法来净化有机废气。
1 直接燃烧法
直接燃烧是将有机废气作燃料来燃烧。通常适用于废气中所含可
燃物的浓度非常高，其浓度般高于爆炸浓度上限，而且它具有相应
高的燃烧热值，即不需添加辅助燃料也能维持燃烧所需的温度。直
接燃烧时产生明亮的火焰，故也称火烟燃烧。在一般含碳氢化台物
的有机废气情况下，直接燃烧后的产物主要是co2和h2o。另一种
情况，即虽然废气中的可燃物浓度很低，但有时也可将其选到生产
中已有的燃烧室中直接接燃烧.例如将有机废气代替锅炉燃烧室所
需的空气；否则只能采用热力燃烧，即添加辅助燃料来燃烧。直接
燃烧法不适用于大风量，低浓度的有机废气净化。
要实现完全燃烧的先决条件是：除了要有足够高的温度外，还要
使可燃物与空气获得良好的混合，以及具有足够的空气量（氧气）。
当空气量不足时，则燃烧不完全，在废气中还存在未燃尽的有机物，
若空气过剩量太高，则温度降低，燃烧同样也不完全或低于着火点
而熄火。此外，要使使一种可燃物/空气馄合物能着火，可燃物的
浓度必须在着火界限范围内。着火下限表示可燃物的量不足，着火
上限表示可燃物过剩。这表示：在采用直接燃烧法时？若可燃物/
空气混合物的浓度处于爆炸极限范围之内，则存在易燃、易爆和火
焰可能经管道回火的危险性，因此必须采取相应的安全措施；若废
气中可燃物的浓度超过爆炸上限，则必须补充空气，借以保证有机
废气在氧量充足的条件下达到完全燃烧。若浓度处于爆炸范围内，
一般可用空气或惰性气体将其稀释至爆炸下限以下但此时也必然
增加了辅助燃料的消耗。
直接燃烧法的火烟燃烧温度一般约在1100℃左右。
直接燃烧法常用的设备有炉、窑以及像炼油和石化工业中常见的
火炬。应该指出，火炬燃烧只是生产工艺过程中的一种安全措施。
火炬是敞开式的燃烧器，燃烧是不完全的，它不仅造成燃料能量的
损失，而且还会产生大量有害气体和烟尘，以及热辐射。
2 热力燃烧法
热力燃烧法因为有机废气中所含可燃物的浓度极低，不能着火和
依靠自身来维持燃烧，所以必须借辅助燃料燃烧产生的热量来提高
废气温度使废气中voc氧化并转化为无害物质。经典的有机废气热
力燃烧设备主要由辅助燃烧器和燃烧室组成，当燃烧室的温度达到
可以点燃有机废气时，才将废气引入燃烧室中进行氧化燃烧，然后
净化后气体经烟囱排入大气。根据废气中空气含量的大小，采用不
同的燃烧器：若废气中氧大于16%，则用配烟燃烧器；若小于16%，
则用离烟燃烧器，即必须补充助燃空气。为保证voc能完全氧化，
废气在燃烧室中要有足够的停留时间。
上述经典的有机废气热力焚烧炉，由于结构简单、投资费用少、
操作方便，而且几乎可以处理一切有机废气和达到法规的排放要
求。
3 蓄热式燃烧法
在热力燃烧装置的操作费中，主要部分来自辅助燃料的消耗，在
许多情况下，常用废气预热器来降低燃料消耗，即通过冷却净化气
来预热废气，使得达到燃烧窒温度只需少量燃料。当预热温度足够
高时，如果废气中可燃物的燃烧热值足以达到反应温度而不需添加
辅助燃料，则称为自供热操作。但是如果废气中可燃物的含量很低，
这就表示要求选用更高的预热温度。这对常用的间壁式换热器而
言，无论在结构上或是在材料上都难以做到。为此，借鉴多年来在
冶金、化工和工业炉等领域中业已获得成功应用的蓄热炉经验，将
其用于有机废气净化，即蓄热式热力氧化器。
在有机废气净化的诸方法中，蓄热燃烧法应用较广，一方面是因
为只要充分满足燃烧过程的必要条什，燃烧法可以使有害物质达到
完全燃烧氧化而变为无害物质，即达到规定的排放要求；另一方面，
燃烧法的终济性主要取决于过程热量的回收和利用程度，特别在蓄
热燃烧法的情况下，由于过程的热效率很高，通常只需补充少量辅
助燃料；而当废气中有机物浓度达到一定值时，即可实现自供热操
作，而不必添加助燃料。此外，蓄热燃烧法的操作维护十分简单、
可靠，不需经常更换零部件和使用寿命较长，此外，有些净化方法
在处理后，常常还要用蓄热燃烧法作最后处理才能达到排放要求。
当然，其缺点是：容积较大，一次性投资费用较高。
4 催化燃烧法
催化燃烧法采用催化剂可以降低有机物氧化所需的活化能，并提
高反应速率，从而可以在较低的温度下进行氧化燃烧.使有机物转
化为无害物质。在催化燃烧时，一般都采用固体催化剂，因此涉及
的是非均相催化反应。常用的催化剂主要是载体催化剂，即将催化
剂的活性组分沉积于陶瓷或金属载体上。有机废气催化燃烧时所用
的催化剂大多以陶瓷材料作为载体，并做成颗粒、圆柱或空心圆柱
体和蜂窝等形状。
虽然催化燃烧与非催化热力燃烧相比其氧化温度明显要低得多，
使有害物质的转化操作更为经济。但其缺点是：对所处理的有机废
气有一定要求，即不能含有使催化剂中毒、抑制反应、堵塞或覆盖
催化剂活性中心的物质；此外，催化剂的费用和经常需要更换也制
约了其应用。
5 结束语
对于有机气体的净化处理，无论是广泛采用的传统处理方法，还
是新开发的处理技术，都要考虑到应用的实效性。目前，除了推广
传统工艺外，应重点开发新的技术，以达到提高去除效率、 降低
投资运行费用，减少二次污染的目的。随着有机产品的大量使用，
有机物污染已引起世界各国的高度重视，控制该类污染已成为各国
的一项义不容辞且刻不容缓的任务。我国是一个发展中国家，面临
经济发展和环境保护的双重任务。为促使经济、社会、环境的协调
发展，开发经济有效的有机物的净化处理技术已成为我国解决有机
物污染的重要课题。在目前已经开发应用的处理技术中，先进氧化
方法降解有机气体适合我国国情，在国内有机废气治理领域更具发
展前途。
【参考文献】
[1]陆震维.有机废气净化技术[m].化学工业出版社，2011，6：
42—46.
[责任编辑：王静]