催化燃燒裝備技術淺析

廢氣熱交換器的結構設計是裝置的首要關鍵點，直接影響著裝備運行的穩定性和處理效率。在設計和安裝調試中需要考慮到以下幾個因素。

1、氣體流動情況與運行成本。氣體流動湍流程度越高，換熱效率就會越高。湍流程度增加，也就意味著操作費用上也會隨之增加。在設計過程中既要考慮到運行效果，也要考慮設備制造成本和操作的費用，因此需要對換熱器流體狀態方面而進行優化。

2、換熱器內部結構與材料的選擇。換熱器管壁兩側均為氣相流體，前后進出口氣量基本接近，根據換熱器傳熱計算的公式，為了增加熱交換的效率，需要提高兩側氣體的傳熱系數。在實際應用中，在熱交換管內外安裝耐溫翅熱片，換熱效果會明顯的增加。另外熱交換進出口兩側分別為高、低溫，氣體溫差較大對材料抗熱應力性能要求也較高，因此生產制造中需要采用抗熱應力材料。

3、換熱器的布置與運行的穩定性。對于換熱器的整體布置，一般情況下立式或者臥式布置。本設計中為節省裝備的占用面積，熱交換器采用相對水平方向45 度的排布。但應注意的是，進、出氣流會對換熱器管壁產生沖卸力，兩種沖卸力對換熱器有著共同的作用，形成扭矩，極大的影響了換熱器的穩定運行，因此需要對換熱器四角和側壁進行牢固焊 接。

4、密封性。進口氣體中含一定濃度的VOCs，出口氣體中基本不含有VOCs，熱交換器不進行密封處理，會出現“串氣”現象，導致設備出口氣體不能達到排放的標準。對此，將換熱器冷端進口處與換熱器氣體進口之間、熱端出口與裝備出口之間用金屬直角擋板進行密封來進行焊 接。



電加熱器區域結構技術分析

電加熱器結構的設計會影響后續的催化燃燒工序，是該裝置設計的第 二關鍵點。氣體經加熱后進入到催化劑床層時，對氣體流動和溫度要求較高，具體如下：其一，氣體溫度需均勻，若溫度存在差異經加熱的氣體進入催化床層反應后會導致催化床層溫度出現不均勻。催化氧化反應屬于放熱的反應，繼而更容易出現床層溫度超出設計溫度的情況，影響催化劑的壽命。其二，氣體流動盡量均勻，對于催化劑理 想的情況是每個催化劑活 性位都能與VOCs 分子同一停留時間接觸而造成反應。若流動狀態不均勻，VOCs 分子停留時間上會出現差異繼而會影響到催化劑的使用效率和使用成本。



本方案中加熱區域位于熱交換器、隔離板之間，形成“梯形”結構，換熱器出口氣流會與器壁存在碰撞會損失部分能 量，氣體流動也不均勻，對此保證氣體能夠均一 流通、均勻加熱是設計中要考慮到的。


為了達到以上目的，本方案在“梯形”區域下部加熱區域要求加熱功率要低并設置非均一孔金屬網，靠近設備壁處設置小孔（孔徑接近整體式催化劑孔徑），目的是增加部分阻力，抵擋住拐角氣流的沖力均勻氣流。在靠近擋板處網孔設置大孔，方便氣流的正常通過。另外在加熱棒之間參插大孔徑的金屬網塊，一方面加熱棒表面會產生高溫熱輻射，輻射至金屬網塊表面，加速了金屬網塊的加熱過程，除此之外，金屬網塊會進行快速的熱傳導，同時也擴大了加熱的范圍，提高了氣- 固傳熱接觸面積。但在實際制造中還需要對加熱棒和網塊之間進行絕緣處理，或者在加熱棒外部套入隔網，防止觸碰導電。經過試驗測試，在氣量3000m3/h，氣體出口溫度測量截面點溫度相差百分之五，整體加熱區域氣體阻力大約30~50Pa，氣流均勻性較好。