燃燒凈化法是利用工業(yè)廢氣中污染物可以燃燒氧化的特性，將其燃燒轉變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)的方法。該法的主要化學(xué)反應是燃燒氧化，少數是熱反應。用燃燒法處理工業(yè)廢氣的方法有如下幾種。

　　1.不需要輔助燃料，但需補充空氣才可維持燃燒的廢氣或塵霧

　　這種廢氣中可燃物成分超過(guò)爆炸上限，除非與空氣混合，這種物質(zhì)是非爆炸性的。采用這種系統，廢氣無(wú)回火之憂(yōu)，即火焰不會(huì )通過(guò)廢氣管線(xiàn)往回傳播。

　　廢氣的燃燒需要充足的氧氣，才能保證燃燒反應不斷地、充分地進(jìn)行下去。因此為保證這類(lèi)廢氣良好燃燒，充足的氧及與氧的良好混合是重要的，一般混合氣中的含氧量應不低于15％。沒(méi)有充分燃燒的廢氣會(huì )產(chǎn)生—氧化碳或濃煙(未燃或未燃盡的碳粒)。

　　2 .既不需補充燃料又不需提供空氣便可維持燃燒的廢氣

　　這種廢氣處于可燃范圍之內，易燃易爆，因而是極其危險的，火焰能從著(zhù)火點(diǎn)通過(guò)輸送廢氣的管道回火。因而，處理這類(lèi)廢氣，必須采取安全措施，防止回火。

　　由于上述兩種方法均無(wú)需輔助燃料，因而又稱(chēng)為直接燃燒。

　　3. 不加輔助燃料就不能維持燃燒的工業(yè)廢氣或塵霧

　　這種廢氣中往往含有燃燒所需的足夠的空氣。這類(lèi)廢氣通常被稀釋到爆炸下限的25％以下后進(jìn)行焚燒。此類(lèi)燃燒又稱(chēng)“熱力燃燒”。

　　4 .讓廢氣通過(guò)催化劑床層，使廢氣中可燃物發(fā)生氧化放熱反應

　　這種采用催化劑使廢氣中可燃物在較低溫度下氧化分解的方法叫催化燃燒法。它所需要的輔助燃料僅為熱力燃燒的40％～60％。

　　1 .直接燃燒

　　直接燃燒又稱(chēng)直接火焰燃燒，是用可燃有害廢氣當作燃料來(lái)燃燒的方法。顯然，能采用直接燃燒法來(lái)處理的廢氣應當是可燃組分含量較高，或燃燒氧化放出熱量較高，能維持持續燃燒的氣體混合物，上述第1、2種屬于這種情況。

　　直接燃燒的設備可以是一般的爐、窯，也常采用火炬。例如煉油廠(chǎng)氧化瀝青生產(chǎn)的廢氣經(jīng)冷卻后，可送入生產(chǎn)用加熱爐直接燃燒凈化，并回收熱量．又如溶劑廠(chǎng)的甲醛尾氣經(jīng)吸收處理后，仍含有甲醛0.75g·m－3，氫17％一18％，甲烷0.04％，也可送入鍋爐直接燃燒。直接燃燒通常在1100℃以上進(jìn)行，燃燒完全的產(chǎn)物應是二氧化碳、氮和水蒸氣等。

　　火炬是一種敞開(kāi)式的直接燃燒器，它適用于只需補充空氣、無(wú)需補充燃料的第一種工業(yè)廢氣。

　　火炬常常高出地面幾十公尺．由工廠(chǎng)各處排出的可燃廢氣匯于主管，經(jīng)分離器、阻火水封槽及其他阻火器后導入火炬頂部燃燒排放，頂部設有氣體分布裝置、火焰穩定裝置以及采用普通燃料并借電火花點(diǎn)火的點(diǎn)火器，便于火炬頂部安全、穩定、可靠地燃燒。

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　　高空火炬燃燒所需空氣來(lái)自大氣。在可燃烴類(lèi)排入大氣的同時(shí)，依靠大氣湍流進(jìn)行可燃物與空氣的混合，因而混合往往不良，尤其是在刮大風(fēng)或廢氣中碳含量很高(C／H>33％)時(shí)，燃燒不完全，出現濃煙，需向火炬中噴入水蒸氣，以消除或減少黑煙。水蒸氣的作用之一是阻止長(cháng)鏈烴形成、抑制烴聚合(對不飽和烴的作用尤其顯著(zhù))，其次它能增加擾動(dòng)，促進(jìn)混合，有利用燃燒完全。水蒸氣的需要量可如下計算:

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　　式中，ms—所需蒸汽質(zhì)量；mf—被燃燒燃料質(zhì)量；mun—在mf燃料中的不飽和烴質(zhì)量。

　　火炬燃燒法的優(yōu)點(diǎn)是安全，很少要從外部向系統供給能量，成本低，結構簡(jiǎn)單，但它的最大缺點(diǎn)是資源不能回收，且往往由于燃燒不全造成大量污染物排向大氣，因而各煉油廠(chǎng)、石油化工廠(chǎng)提出要消滅火炬，設法將火炬氣用于生產(chǎn)，以回收熱值或返回生產(chǎn)系統作原料，只在廢氣流量過(guò)大、影響生產(chǎn)平衡時(shí)，自動(dòng)控制排入火炬燃燒排空。

　　廢氣中可燃物含量在爆炸范圍內的氣體的直接燃燒，安全問(wèn)題是至關(guān)重要的。常采用空氣或惰性氣體將可燃物含量稀釋到爆炸下限以下，但矛盾的是，又需要供應輔助燃料。

　　比較好的方法是用蒸汽噴射泵將廢氣引入焚燒爐，蒸汽噴射泵既可以幫助廢氣克服管道阻力，又可在點(diǎn)火燃燒處和廢氣發(fā)生源之間起阻火作用。在有些情況下，可以采用阻火水封槽，廢氣由管道進(jìn)入裝有一定高度水的密封槽，鼓泡向上穿過(guò)水層進(jìn)入上部蒸汽空間，再由引出管送至燃燒爐，水層可以起防止回火的阻火作用。但當水封槽上部蒸汽具有足夠的容積時(shí)，爆炸也可能在此發(fā)生，或者在水封槽內燃燒，放出足以將水蒸發(fā)的熱量。

　　另外，可在廢氣輸送管路上安裝各種形式的阻火器，它們通常由篩．網(wǎng)、孔板等串聯(lián)而成，萬(wàn)一發(fā)生回火時(shí)，它們能起到阻斷火焰的作用。但它的阻火能力取決于廢氣通過(guò)阻火器的速度，若這種速度高于火焰傳播速度，則起阻火作用，否則，火焰就會(huì )回至廢氣源，因而設計阻火器時(shí)，必須充分了解火焰傳播速度。但火焰傳播速度因條件(溫度、重度等)不同而有不同，所以阻火器有時(shí)不能起很好的阻火作用。

　　可見(jiàn)，防止回火的阻火手段有很多，但總有一些不足之處，實(shí)際應用時(shí)，常常是幾種方法一起用，起二次保護作用。

　　2 .熱力燃燒

　　經(jīng)常碰到的、采用燃燒法處理的工業(yè)廢氣，通常是可燃物含量低、不能維持燃燒的第三種氣體，用熱力燃燒法處理。

　　在熱力燃燒中，被處理的廢氣不是直接燃燒的燃料，而是作為助燃氣體(在廢氣含氧足夠多時(shí))或燃燒對象(廢氣含氧很低時(shí))。熱力燃燒主要依靠輔助燃料燃燒產(chǎn)生的熱力，提高廢氣的溫度，使廢氣中烴及其他污染物迅速氧化，轉變?yōu)闊o(wú)害的二氧化碳和水蒸氣(圖22.16)。

　　熱力燃燒爐由兩部分構成，一是燃燒器，燃燒輔助燃料以產(chǎn)生高溫燃氣：二是燃燒室，高溫燃氣與冷廢氣在此充分混合以達到反應溫度，并提供足夠的停留時(shí)間氧化轉化廢氣中烴類(lèi)等污染物。顯然，要達到理想的凈化效果，“三T”條件：反應溫度(Temperature)、停留時(shí)間(Time)，湍流(Turbulence)混合是重要的。

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　　燃燒爐內總停留時(shí)間及燃燒室體積可按下式估算：

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　　式中， —燃燒爐內總停留時(shí)間，s；VR—燃燒室體積，m3；Q標—廢氣與高溫燃氣在標準狀態(tài)（293K，1.013×1.5Pa）下的體積流量，m3?h-1；T—燃燒室反應溫度，即銷(xiāo)毀溫度，K；

　　總停留時(shí)間包括冷的旁通廢氣與高溫燃氣均勻混和、均勻升溫、進(jìn)行氧化反應和銷(xiāo)毀的全部時(shí)間，其中很大部分時(shí)間用于廢氣升溫。

　　表22.2列出了部分廢氣熱力燃燒溫度及停留時(shí)間。一般在工程設計時(shí)，可取760℃與0.5s，有霧滴與黑煙的燃燒凈化需提高溫度、增加停留時(shí)間。

　　表1廢氣燃燒凈化所需的溫度、時(shí)間條件

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