催化燃燒實質(zhì)及催化劑要求

催化燃燒的實質(zhì)及其優(yōu)勢

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℃下進行無焰燃燒，有機物質(zhì)氧化發(fā)生在固體催化劑表面，同時產(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:

(1)起燃溫度低，能耗少，燃燒易達穩(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，運轉(zhuǎn)費用低，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重要方向。

催化燃燒對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，因為研究已經(jīng)證明氧化物的活性和熱穩(wěn)定性成反比。同時，需有高的機械強度以及對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)可燃氣體一旦與預(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行檢測。該設(shè)備可用于監(jiān)測工業(yè)燃燒爐的燃燒及控制情況，檢測汽車尾氣中未燃燒物的含量，用于環(huán)境監(jiān)測及可燃氣體泄漏報警，礦井、車船、倉庫等可燃氣體危險品的檢測以及用于催化動力學(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，提高燃燒的強度。給水泥煅燒提供了足夠熱能，同時也提高了水泥煅燒熱動力，加速熱傳遞，促進質(zhì)點、固相、氣相、液相反應(yīng)，提高了物質(zhì)擴散速度和相間反應(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煤炭的催化燃燒可有效促進固相反應(yīng)、液相反應(yīng)以及熟料急冷。另有實驗表明，MnO2的催化效果也較好,其**添加量為8%~ 16%，且對水泥熟料的性能不會產(chǎn)生影響。