催化燃燒實(shí)質(zhì)及催化劑要求

催化燃燒的實(shí)質(zhì)及其優(yōu)勢(shì)

催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng)，它借助催化劑降低了反應(yīng)的活化能，使其在較低的起燃溫度200~ 300℃下進(jìn)行無焰燃燒，有機(jī)物質(zhì)氧化發(fā)生在固體催化劑表面，同時(shí)產(chǎn)生CO2和H2O，并放出大量的熱量，因其氧化反應(yīng)溫度低，所以大大地抑制了空氣中的N2形成高溫NOx。而且由于催化劑有選擇性催化作用，有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化過程，使其多數(shù)形成分子氮(N2)。

與傳統(tǒng)的火焰燃燒相比,催化燃燒有著很大的優(yōu)勢(shì):

(1)起燃溫度低，能耗少，燃燒易達(dá)穩(wěn)定，甚至到起燃溫度后無需外界傳熱就能完成氧化反應(yīng)。

(2)凈化效率高，污染物(如NOx及不燃燒產(chǎn)物等)的排放水平較低。

(3)適應(yīng)氧濃度范圍大，噪音小，次污染，且燃燒緩和，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，操作管理也很方便。

催化劑的類型及性能要求

目前國內(nèi)外主要研究的催化劑基本上有兩大類:一類為貴金屬催化劑，這類催化劑的活性和穩(wěn)定性好，技術(shù)較為成熟，但由于貴金屬價(jià)格高，資源短缺，所以，未能將其產(chǎn)業(yè)化;另一類為非金屬催化劑，主要集中在過渡金屬氧化物催化劑、復(fù)氧化物催化劑(鈣鈦型復(fù)氧化物和尖晶石型復(fù)氧化物)的研究方面。目前，尋找來源豐富、價(jià)格低廉、性能相當(dāng)?shù)姆琴F金屬催化劑，以替代傳統(tǒng)的貴金屬催化劑用于催化燃燒過程已成為了研究的一個(gè)重要方向。

催化燃燒對(duì)催化劑的基本要求是:既能抑制燒結(jié)、保持活性物質(zhì)具有較大的比表面積及良好的熱穩(wěn)定性，又要具有一定的活性，可起到催化劑活性組分或助催化劑的作用。這在某種程度上是互相矛盾的，因?yàn)檠芯恳呀?jīng)證明氧化物的活性和熱穩(wěn)定性成反比。同時(shí)，需有高的機(jī)械強(qiáng)度以及對(duì)燃料中所含毒素有高的耐腐蝕性。

催化燃燒技術(shù)應(yīng)用

制作催化燃燒式氣體傳感器

催化燃燒氣體傳感器是一種用于檢測(cè)因催化劑接觸燃燒作用而產(chǎn)生的燃燒熱的一種氣體傳感器。當(dāng)可燃?xì)怏w一旦與預(yù)先加熱了的傳感器相接觸，在傳感器表面就發(fā)生了催化燃燒現(xiàn)象，使傳感器溫度上升，這種溫度變化可通過白金線圈的電阻變化進(jìn)行檢測(cè)。該設(shè)備可用于監(jiān)測(cè)工業(yè)燃燒爐的燃燒及控制情況，檢測(cè)汽車尾氣中未燃燒物的含量，用于環(huán)境監(jiān)測(cè)及可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警，礦井、車船、倉庫等可燃?xì)怏w危險(xiǎn)品的檢測(cè)以及用于催化動(dòng)力學(xué)的研究等方面。

水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

在水泥工業(yè)中，水泥熟料的煅燒是通過煤的燃燒來實(shí)現(xiàn)的，煤的燃燒狀況直接影響到水泥熟料的燃燒效果。煤在催化劑作用下，加速氧化物放氧，使煤炭迅速燃燒，提高燃燒的強(qiáng)度。給水泥煅燒提供了足夠熱能，同時(shí)也提高了水泥煅燒熱動(dòng)力，加速熱傳遞，促進(jìn)質(zhì)點(diǎn)、固相、氣相、液相反應(yīng)，提高了物質(zhì)擴(kuò)散速度和相間反應(yīng)速度。目前已有研究表明，"CHCT"催化劑在水泥熟料煅燒過程中通過對(duì)煤炭的催化燃燒可有效促進(jìn)固相反應(yīng)、液相反應(yīng)以及熟料急冷。另有實(shí)驗(yàn)表明，MnO2的催化效果也較好,其**添加量為8%~ 16%，且對(duì)水泥熟料的性能不會(huì)產(chǎn)生影響。