工业废气的净化处理方法：燃烧净化法

　　燃烧净化法是利用工业废气中污染物可以燃烧氧化的特性，将其燃烧转变为无害物质的方法。该法的主要化学反应是燃烧氧化，少数是热反应。用燃烧法处理工业废气的方法有如下几种。

　　1.不需要辅助燃料，但需补充空气才可维持燃烧的废气或尘雾

　　这种废气中可燃物成分超过爆炸上限，除非与空气混合，这种物质是非爆炸性的。采用这种系统，废气无回火之忧，即火焰不会通过废气管线往回传播。

　　废气的燃烧需要充足的氧气，才能保证燃烧反应不断地、充分地进行下去。因此为保证这类废气良好燃烧，充足的氧及与氧的良好混合是重要的，一般混合气中的含氧量应不低于15％。没有充分燃烧的废气会产生—氧化碳或浓烟(未燃或未燃尽的碳粒)。

　　2 .既不需补充燃料又不需提供空气便可维持燃烧的废气

　　这种废气处于可燃范围之内，易燃易爆，因而是极其危险的，火焰能从着火点通过输送废气的管道回火。因而，处理这类废气，必须采取安全措施，防止回火。

　　由于上述两种方法均无需辅助燃料，因而又称为直接燃烧。

　　3. 不加辅助燃料就不能维持燃烧的工业废气或尘雾

　　这种废气中往往含有燃烧所需的足够的空气。这类废气通常被稀释到爆炸下限的25％以下后进行焚烧。此类燃烧又称“热力燃烧”。

　　4 .让废气通过催化剂床层，使废气中可燃物发生氧化放热反应

　　这种采用催化剂使废气中可燃物在较低温度下氧化分解的方法叫催化燃烧法。它所需要的辅助燃料仅为热力燃烧的40％～60％。

　　1 .直接燃烧

　　直接燃烧又称直接火焰燃烧，是用可燃有害废气当作燃料来燃烧的方法。显然，能采用直接燃烧法来处理的废气应当是可燃组分含量较高，或燃烧氧化放出热量较高，能维持持续燃烧的气体混合物，上述第1、2种属于这种情况。

　　直接燃烧的设备可以是一般的炉、窑，也常采用火炬。例如炼油厂氧化沥青生产的废气经冷却后，可送入生产用加热炉直接燃烧净化，并回收热量．又如溶剂厂的甲醛尾气经吸收处理后，仍含有甲醛0.75g·m－3，氢17％一18％，甲烷0.04％，也可送入锅炉直接燃烧。直接燃烧通常在1100℃以上进行，燃烧完全的产物应是二氧化碳、氮和水蒸气等。

　　火炬是一种敞开式的直接燃烧器，它适用于只需补充空气、无需补充燃料的第一种工业废气。

　　火炬常常高出地面几十公尺．由工厂各处排出的可燃废气汇于主管，经分离器、阻火水封槽及其他阻火器后导入火炬顶部燃烧排放，顶部设有气体分布装置、火焰稳定装置以及采用普通燃料并借电火花点火的点火器，便于火炬顶部安全、稳定、可靠地燃烧。

　　高空火炬燃烧所需空气来自大气。在可燃烃类排入大气的同时，依靠大气湍流进行可燃物与空气的混合，因而混合往往不良，尤其是在刮大风或废气中碳含量很高(C／H>33％)时，燃烧不完全，出现浓烟，需向火炬中喷入水蒸气，以消除或减少黑烟。水蒸气的作用之一是阻止长链烃形成、抑制烃聚合(对不饱和烃的作用尤其显著)，其次它能增加扰动，促进混合，有利用燃烧完全。水蒸气的需要量可如下计算:

　　式中，ms—所需蒸汽质量；mf—被燃烧燃料质量；mun—在mf燃料中的不饱和烃质量。

　　火炬燃烧法的优点是安全，很少要从外部向系统供给能量，成本低，结构简单，但它的最大缺点是资源不能回收，且往往由于燃烧不全造成大量污染物排向大气，因而各炼油厂、石油化工厂提出要消灭火炬，设法将火炬气用于生产，以回收热值或返回生产系统作原料，只在废气流量过大、影响生产平衡时，自动控制排入火炬燃烧排空。

　　废气中可燃物含量在爆炸范围内的气体的直接燃烧，安全问题是至关重要的。常采用空气或惰性气体将可燃物含量稀释到爆炸下限以下，但矛盾的是，又需要供应辅助燃料。

　　比较好的方法是用蒸汽喷射泵将废气引入焚烧炉，蒸汽喷射泵既可以帮助废气克服管道阻力，又可在点火燃烧处和废气发生源之间起阻火作用。在有些情况下，可以采用阻火水封槽，废气由管道进入装有一定高度水的密封槽，鼓泡向上穿过水层进入上部蒸汽空间，再由引出管送至燃烧炉，水层可以起防止回火的阻火作用。但当水封槽上部蒸汽具有足够的容积时，爆炸也可能在此发生，或者在水封槽内燃烧，放出足以将水蒸发的热量。

　　另外，可在废气输送管路上安装各种形式的阻火器，它们通常由筛．网、孔板等串联而成，万一发生回火时，它们能起到阻断火焰的作用。但它的阻火能力取决于废气通过阻火器的速度，若这种速度高于火焰传播速度，则起阻火作用，否则，火焰就会回至废气源，因而设计阻火器时，必须充分了解火焰传播速度。但火焰传播速度因条件(温度、重度等)不同而有不同，所以阻火器有时不能起很好的阻火作用。

　　可见，防止回火的阻火手段有很多，但总有一些不足之处，实际应用时，常常是几种方法一起用，起二次保护作用。

　　2 .热力燃烧

　　经常碰到的、采用燃烧法处理的工业废气，通常是可燃物含量低、不能维持燃烧的第三种气体，用热力燃烧法处理。

　　在热力燃烧中，被处理的废气不是直接燃烧的燃料，而是作为助燃气体(在废气含氧足够多时)或燃烧对象(废气含氧很低时)。热力燃烧主要依靠辅助燃料燃烧产生的热力，提高废气的温度，使废气中烃及其他污染物迅速氧化，转变为无害的二氧化碳和水蒸气(图22.16)。

　　热力燃烧炉由两部分构成，一是燃烧器，燃烧辅助燃料以产生高温燃气：二是燃烧室，高温燃气与冷废气在此充分混合以达到反应温度，并提供足够的停留时间氧化转化废气中烃类等污染物。显然，要达到理想的净化效果，“三T”条件：反应温度(Temperature)、停留时间(Time)，湍流(Turbulence)混合是重要的。

　　燃烧炉内总停留时间及燃烧室体积可按下式估算：

　　式中， —燃烧炉内总停留时间，s；VR—燃烧室体积，m3；Q标—废气与高温燃气在标准状态（293K，1.013×1.5Pa）下的体积流量，m3•h-1；T—燃烧室反应温度，即销毁温度，K；

　　总停留时间包括冷的旁通废气与高温燃气均匀混和、均匀升温、进行氧化反应和销毁的全部时间，其中很大部分时间用于废气升温。

　　表22.2列出了部分废气热力燃烧温度及停留时间。一般在工程设计时，可取760℃与0.5s，有雾滴与黑烟的燃烧净化需提高温度、增加停留时间。

　　表1废气燃烧净化所需的温度、时间条件