Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 117 )

Необходимо полностью установить возможные последствия работы котла. Характеристики безопасности, связанные с маршрутизацией газов с неприятным запахом в котел, по существу, включены в функционирование существующего котла. Для предотвращения обратной вспышки пламени между котлом и газовым потоком может потребоваться установка пламегасителей или водяных затворов.

Экологические эффекты от внедрения метода

По имеющимся сообщениям, высокоэффективный метод и, при правильной эксплуатации, такой же эффективный в устранении запахов, в том числе интенсивных запахов, как и другие методы сгорания.

Воздействие на различные среды

Потребление энергии. Расход топлива может повыситься, так как может понадобиться поддерживать работу котла тогда, когда в других условиях это не потребовалось бы.

Эксплуатационные данные

Нормальное функционирование котла заключается в создании пара в соответствии с потребностью установки, что постоянно регулируется сигналом давления пара на выпускном отверстии котла. По мере того как давление пара повышается до установленной точки, котел будет реагировать, снижая скорость потока топлива к горелке. Поток воздуха для сгорания, электрически или механически связанный со скоростью подачи топлива, также будет уменьшаться, чтобы поддержать оптимальные условия сгорания. Если скорость потока воздуха для сгорания в этом низком режиме горения ниже объема очищаемых газов с неприятным запахом, то потребуется изменить контрольную стратегию котла. При первичной проверке осуществимости поможет знание содержания кислорода в газах с неприятным запахом, если есть подозрение, что оно ниже 21 %.

Стратегия контроля может смениться с зависимости от давления пара на зависимость от скорости потока воздуха для сгорания. Затем скорость потока воздуха для сгорания будет установлена на минимум, т. е. будет равняться объему очищаемых газов с неприятным запахом, что, в свою очередь, установит минимальную скорость потока топлива и интенсивность горения. Когда достигнуто установленное давление пара, котел возвращается к функционированию на минимальной скорости потока газа для сгорания и нежелательное тепло направляется через выпускную трубу котла. Основная часть оценки для расчета дополнительных затрат на топливо - определить время в процентах, когда котел функционирует со скоростью потока воздуха для сгорания ниже скорости потока газов с неприятным запахом.

Важным первоначальным вопросом является проверка, будет ли котел функционировать, когда образуются газы с неприятным запахом. Для большинства операций это именно так.

Применимость

Использовался для обезвреживания загрязняющих веществ и запахов. Подходит для запахов с низким объемом, высокой концентрацией.

Экономические показатели

Возможность использовать существующую котельную имеет экономические преимущества, как с точки зрения капитальных расходов, так и операционных.

Движущая сила внедрения

Соответствовать требованиям законодательства.

Справочная литература

[34, и , 2001 г.]

7.4.3.11.3 Каталитическое окисление отходящих газов

Описание

Каталитическое окисление - это процесс, сходный с термическим окислением, основная разница заключается в том, что реакция окисления происходит в присутствии катализатора, а не в атмосферном воздухе. Главное преимущество каталитического окисления состоит в том, что требуются значительно более низкие рабочие температуры, например, от 250 до 500 °С.

Как и с адсорбцией, реагенты для гетерогенной реакции с газом сначала следует доставить на внутреннюю поверхность обычно пористого катализатора. Поскольку обычно не хватает соответствующих данных о веществах, таких как постоянная скорости реакции и коэффициент диффузии, реакторы обычно проектируют, исходя из эмпирических данных.

Основные компоненты системы каталитического горения представляют собой вспомогательное оборудование для обжига, теплообменник и реактор с катализатором.

На Рисунке 7.37 представлена типичная схема расположения каталитической сжигательной печи.

Рисунок 7.37 - Схема расположения каталитической сжигательной печи

Воздушный поток поступает в устройство и предварительно нагревается в обычном кожухотрубном теплообменнике. Затем предварительно нагретый входящий поток нагревается горелкой до необходимой температуры окисления перед прохождением в катализатор. Загрязняющие вещества, присутствующие в газах с неприятным запахом, вместе с кислородом рассеиваются по поверхности катализатора. Происходит окисление, а продукты окисления десорбируются обратно в газовый поток. Этим процессам переноса требуется определенное время в катализаторе, при этом на скорость реакции сильно влияет рабочая температура. Потом очищенный газовый поток проходит через теплообменник, нагревая входящие газы с неприятным запахом.

Наиболее важным аспектом слоя катализатора является соотношение площади поверхности к объему, и, следовательно, имеющаяся площадь для реакции.

К обычно применяемым активным компонентам относятся металлы платиновой группы и оксиды металлов Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Ni, Ti, V и W. В качестве материалов подложки обычно используются металлы, в форме пластин, текстильная ткань или сеть, оксиды металлов, например, Al2O3, SiO2 и MgO, и минералы, например, пемза и цеолит, в спрессованной форме.

При оценке потенциала каталитического сжигания как возможного решения в борьбе с загрязнениями учитывают следующие характеристики: объемная скорость, перепад давления и температура.

Объемная скорость определяется как обратная величина времени пребывания газа в блоке катализатора с объемным воздушным потоком, выраженным при 0 °С. Типичный диапазон объемной скорости, используемой в промышленности, находится в пределах от 20000 и 45000 м/ч. Это соответствует диапазону времени пребывания от 0,0 до 0,1 секунды при типичных рабочих температурах. В сущности, происходит обмен между количеством катализатора, включенного в конструкцию, и рабочей температурой. Чем больше катализатора и, следовательно, работы при объемной скорости 20000 м/ч, тем ниже рабочая температура, требующаяся для достижения заданных эксплуатационных характеристик. Если очищаемый воздушных поток является крупным, имеется область для встраивания дополнительного катализатора с целью снижения затрат на топливо путем нагревания до более низкой рабочей температуры. Однако увеличенная загрузка катализатора создаст повышенный перепад давления, тем самым требуя дополнительной мощности всасывающего вентилятора.

Катализатор демонстрирует линейную взаимосвязь между скоростью потока и перепадом давления по причине ламинарного потока в катализаторе. В типичной конструкции имеется общий перепад давления в системе примерно 500 мм. Конфигурация блока катализатора играет важную роль в минимизации перепада давления и, следовательно, операционных расходов.

Каталитическое окисление является экзотермической реакцией. Существуют установки, где температура повышается до достаточных величин, чтобы каталитический окислитель функционировал в самоподдерживающемся режиме без добавления топлива после достижения рабочих условий.

Регенерация тепла является важной частью процесса и обычно включена в конструкцию путем использования очищенного газа для предварительного нагрева поступающих газов. Теплообменники обычно проектируют с регенерацией тепла при 80 °С, что эффективно приводит к окончательной температуре выгрузки от 150 до 200 °С для типичной температуры окисления.

Каталитические сжигательные печи занимают меньше места, чем сжигательные печи для отходящего газа.

Экологические эффекты от внедрения метода

Снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и запаха.

Воздействие на различные среды

В процессе сжигания существует возможность образования нежелательных побочных продуктов горения, например, высоких уровней NOx и СО2. По существу, чем выше температура реакции, тем больше возможность образования повышенных уровней NOx. Обычно целесообразным является выбор горелки с низким уровнем NOx. В этом случае имеется относительно низкое образование NOx при рабочих температурах и можно получить уровни 15 мг/Нм3.

Любые соединения, содержащие серу, присутствующую в газах с неприятным запахом, будут образовывать выбросы SO2, и следует изучить возможность минимизации этого. Присутствие хлоридов в газах с неприятным запахом может потребовать внимания по причине возможного образования кислотных газов, таких как HCl, а также выбросов, которые могут представлять возможную проблему коррозии оборудования. Если присутствуют галогенсодержащие ЛОС, могут потребоваться специальные условия для подавления образования диоксинов, хотя обычно во время сгорания потоков отходящих газов образуется ничтожное количество диоксинов [217, ЕС, 2003 г.].

Потребление энергии, например, потребление топлива для функционирования сжигательной печи.

Эксплуатационные данные

Каталитические окислители не функционируют эффективно, пока они не достигнут температуры сгорания обезвреживаемыхх загрязняющих веществ, поэтому их надо запускать до того, как они фактически потребуются.

При каталитическом сжигании отходящих газов можно получить уровни ЛОС < 1 - 20 мг/Нм3 [217, ЕС, 2003 г.]. Сообщалось об уровнях угарного газа < 100 мг/Нм3. В отличие от этого, уровни NOx могут иметь чрезвычайно высокие значения, например, сообщалось об уровнях около 1000 мг/Нм3 во время каталитического сжигания.

Использование каталитических сжигательных печей в значительной степени соответствует требованиям законодательства Германии, но использование сжигания соответствует полностью.

По сравнению с сжиганием, каталитическое сжигание требует более низкой рабочей температуры и не имеет потребности в специальных строительных материалах. Вероятные характеристики удаления запаха каталитической сжигательной печи находятся в диапазоне выше 95 %, что меньше, чем приближающаяся к 100 % величина, о которой сообщалось в связи с сжиганием.

Имеется тенденция к тому, что такие соединения, как сера, галогены, цинк и органические твердые вещества покрывают поверхность катализатора. К счастью, этот процесс является обратимым, активность катализатора достигается снова путем применения высокой температуры. Инертные частицы материала также приводят к постепенному снижению активности катализатора, хотя применение высокой температуры, примерно 500 °С, возвратит активность катализатора.