催化燃烧炉的燃烧特性及催化剂的寿命研究

摘要

燃料的燃烧一直是世界能源工业的支柱，尤其是进入工业化社会以来，人类对能源的需求量越来越大，在能源危机日趋严重的今天，节约能源显得尤为重要。此外，传统的火焰燃烧方式存在燃烧效率低、尾气中污染物含量高等缺陷，成为大气污染的主要来源之一。随着国家对能渊利州和环境污染控制的重视，迫切需要寻找一种高效率、低排放的燃烧方式。 催化燃烧作为一种新的燃烧方式，实现了贫燃料的可燃性界限的燃烧过程，可实现近100﹪的燃料转换率。与火焰燃烧相比较，催化燃烧具有低燃烧温度和低污染物排放量等优点，并且目前为止仅有催化燃烧能够实现近零污染排放。催化燃烧技术实现了节约能源和环境保护的双重目的，但离实际的工业应用尚有一段距离，目前仍有许多技术问题需要进一步研究，其中最关键的问题之一就是催化剂的寿命问题。另外，催化燃烧炉的燃烧特性也是急需研究的课题。因此，本文进行了催化剂的寿命实验和催化燃烧炉Ⅱ型的燃烧特性实验，并对催化剂的寿命和催化燃烧炉的燃烧特性进行了初步分析。 催化剂的寿命实验过程中，通过测量催化燃烧炉的燃烧板面温度、烟气温度以及燃烧产物等参数，探讨了催化剂的老化及其影响因素．通过分析初步得到催化剂吐老化的影响因素主要有催化燃烧温度、反应气体流速、燃气百分比、催化剂中毒以及催化燃烧炉的点火次数等因素，这将有助于改善催化燃烧炉的实际操作条件，延长催化剂的使用寿命。对于催化燃烧炉Ⅱ型的热效率和辐射效率实验，采用最小二乘法拟合出催化燃烧炉Ⅱ型的热效率回归方程，同时得到热效率与天然气流量、燃气百分比以及水流量的变化关系，而通过绘制一系列数据曲线总结出催化燃烧炉的一些燃烧特性，并将之与火焰燃烧炉进行了异同比较，通过比较充分显示出催化燃烧炉的优越性，同时也为催化燃烧炉的进一步完善改进提供了理论依据。 本文通过分析催化剂的寿命问题和催化燃烧炉的燃烧特性问题，得出了有实际参考价值的结论和规律，为进一步的科学研究提供了数据资料，并且在一定程度上推动了催化燃烧炉的工业化进程。

目录

文摘

英文文摘

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北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明

1绪论

1.1燃烧的环境污染问题

1.1.1氮氧化物

1.1.2 CO、烃类等不完全燃烧产物

1.1.3硫氧化物

1.2催化燃烧的研究概况

1.2.1催化燃烧技术的兴起

1.2.2催化燃烧的国内研究背景

1.2.3催化燃烧的国内外研究现状

1.3课题工作的创新点

2催化燃烧理论及应用

2.1基本概念

2.2催化剂及催化剂的失活

2.3催化燃烧特点

2.3.1近零污染排放

2.3.2高空燃比燃烧

2.3.3高燃烧效率

2.3.4反应活化能低

2.3.5低起燃温度

2.4催化燃烧原理

2.4.1催化燃烧动力学

2.4.2催化燃烧机理

2.4.3反应控制区域

2.4.4数学描述

2.5催化燃烧技术的应用

2.5.1催化燃烧处理有机废气

2.5.2机动车尾气的催化燃烧净化技术

2.5.3催化燃烧技术在燃烧设备中的应用

3催化燃烧实验简介

3.1实验装置

3.1.1催化燃烧炉Ⅰ型

3.1.2催化燃烧炉Ⅱ型

3.2燃料特性

3.3实验操作及现象

3.3.1点火步骤

3.3.2点火现象

3.3.3熄灭现象

4催化剂的寿命研究

4.1催化燃烧炉Ⅰ型的基本参数

4.1.1最低燃气百分比

4.1.2最高燃气百分比

4.2实验步骤及燃烧现象

4.3实验结果及讨论

4.3.1调节参数

4.3.2板面温度的变化规律

4.3.3烟气温度的变化规律

4.3.4点火时间的变化规律

4.3.5燃烧产物的变化规律

4.3.6催化剂寿命的影响因素

4.4本章小结

5催化燃烧炉Ⅱ型的燃烧特性研究

5.1催化燃烧炉Ⅱ型的基本参数

5.1.1额定热功率

5.1.2受热面发热率

5.1.3额定产热水能力

5.1.4最低燃气百分比

5.1.5最高燃气百分比

5.2实验步骤及现象

5.2.1热效率实验步骤

5.2.2辐射效率实验步骤

5.2.3实验现象

5.3热效率曲线方程

5.3.1催化燃烧炉Ⅱ型的热效率

5.3.2回归方程原理

5.3.3回归方程

5.4催化燃烧炉Ⅱ型的燃烧特性

5.4.1热效率的变化规律

5.4.2辐射效率的变化规律

5.4.3板面温度的变化规律

5.4.4污染物排放特性

5.5催化剂失活前后的比较

5.5.1燃烧现象

5.5.2热效率

5.5.3燃烧产物

5.6本章小结

6结语

6.1 结论

6.2存在的问题

6.3发展前景

参考文献

附录A热效率拟合曲线程序源代码

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢