Osobnym zagadnieniem związanym z dopalaniem termicznym jest emisja tlenków azotu (NOx). Wzrost emisji w funkcji temperatury dopalania ma charakter funkcji potęgowej. Ze wzrostem temperatury dopalania maleje natomiast emisja węglowodorów. Optymalna temperaturą pracy dopalacza termicznego jest punkt w którym emisje związków organicznych są dostatecznie małe, a emisja tlenków azotu jeszcze akceptowalna. Zazwyczaj, punkt ten znajduje się w okolicach 750°C +/- 25.
Ustawienie temperatury poza tym zakresem musi wynikać z innych potrzeb np.: gdy dopalane są związki organiczne z grupą chlorową. W takich przypadkach optymalny punkt pracy dopalacza wyznacza się doświadczalnie wykonując szereg pomiarów emisji. Temperatury dopalania mogą dochodzić do 1.200°C, a czasy dopalania do 2 sek.
Procentowa zawartość pyłu atmosferycznego standartowego w rozbiciu na jego wielkości
Diagram penetracji (w %)cząstek stałych dla różnej klasy filtrów w funkcji średnicy tych cząstek w µm
Poniżej przedstawiono przykładową standardową budowę dopalacza termicznego o temperaturze dopalania ? 850°C. Dla wyższych temperatur dopalania, budowa komory spalania i współpracujących z nią wymienników ciepła jest projektowana pod względem konkretnego zastosowania i może odbiegać budową od przedstawionego rysunku.
Dopalacz termiczny
Dopalacz kataliczny
Dopalacze katalityczne przepływowe - DKP
Dopalacz katalityczny przepływowy zbudowany jest z wstępnego wymiennika ciepła, wymiennika ciepła wewnętrznego (rekuperacyjnego, komory palnika, złoża katalitycznego. Wielkości tych samych elementów w różnych dopalaczach katalitycznych są różne. Uwarunkowane jest to procesem, z którym współpracują, oczekiwaniami, które się przed nimi stawia, dysponowanym miejscem itp.
Zanieczyszczone powietrze związkami organicznymi dogrzewane jest na wymienniku ciepła, a następnie skierowane do komory palnika i na złoże katalizatora platynowego, gdzie związki organiczne zostają utlenione do dwutlenku węgla i pary wodnej.
Ca Hb + O2 + N2 = (CO2)c + (H2O)d + (N2)e
Zadaniem katalizatora jest obniżenie temperatury konwersji i skrócenia jej czasu. W skutek zmniejszonego zapotrzebowania na energię maleje również zapotrzebowanie na dodatkowe paliwo i powietrze do jego spalania, a w konsekwencji maleje emisja NOx. O wielkości zapotrzebowania na energię w procesie dopalania decyduje różnica temperatur powietrza wejściowego (z zanieczyszczeniami) i wyjściowego (po oczyszczeniu). Dla dopalaczy katalitycznych, szczególnie dopalaczy regeneracyjnych, o których mowa w następnym punkcie niniejszego rozdziału, różnica ta może zawierać się w granicach 40 ÷ 90°C. Energia z utleniania zanieczyszczeń organicznych zawartych w oczyszczanym powietrzu stanowi znaczące jej Ľródło i znacznie ogranicza zapotrzebowanie na energię zewnętrzną potrzebną do efektu konwersji aż do wyłączenia zewnętrznego Ľródła energii. Aby jednak zjawisko takie miało miejsce, potencjał energetyczny zawartych w powietrzu związków organicznych musi wynosić ok. 25 W/m3. Odpowiada to zawartości ok. 2 g/m3 związków organicznych.
Emisja Ω C związków organicznych i emisje NOx w funkcji temperatury spalania zanieczyszczeń w strumieniu powietzra poddanego sposobem termicznego oczyszczania
W pierwszym etapie zanieczyszczone powietrze przechodzi przez wstępny wymiennik nagrzewając się do temperatury ok.150 ÷ 200°C, a następnie w kolejnym wewnętrznym wymienniku podnosi swoją temperaturę do 300 ÷ 400°C. Temperatura ta zazwyczaj wystarcza do potrzymania reakcji autotermicznego dopalania na katalizatorze.
Po przejściu przez katalizator powietrze oddaje swoje ciepło na wcześniej wspomnianych wymiennikach. Do procesu neutralizacji wymagana jest temperatura złoża katalitycznego min. 350°C (dla neutralizacji niektórych związków wymagana temperatura wynosi 600°C).
Temperatura katalizatora podczas konwersji
Palniki gazowy lub olejowy (rzadziej grzałki elektryczne) służą do dogrzania oczyszczanego powietrza do wymaganej temperatury, a także do wstępnego rozgrzania katalizatora przy załączeniu instalacji po okresie postoju.
Dodatkową cechą dopalacza przepływowego jest niższy niż w dopalaczach regeneracyjnych opór przepływu powietrza i stąd też niższe zapotrzebowanie na droższą zazwyczaj (kWhe/kWhc) energię elektryczną do napędu wentylatora przetłaczającego oczyszczane powietrze.
Katalityczne oczyszczanie powietrza jest metodą przystosowaną i stosowaną w wielu branżach przemysłowych i procesach technologicznych. Można ją stosować do strumieni powietrza o wielkościach 50.000 m3/h i niskich lub średnich koncentracjach węglowodorów.
