天然气催化燃烧炉窑特性及催化燃烧应用的研究

发布时间：2017-07-31 00:06

  本文关键词：天然气催化燃烧炉窑特性及催化燃烧应用的研究

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【摘要】：课题以实验为基础,结合催化燃烧理论,针对目前大气环境状况以及工业炉窑存在的耗能大、污染严重等问题,设计了新型的天然气催化燃烧炉窑,目的是以新型的燃烧方式达到工业炉窑节能减排的效果,研究了天然气催化燃烧炉窑特性并应用到具体的实例中,以期为其推广提供技术支持。实验分为两个阶段,具体研究内容与新见解如下:前期研究了天然气催化燃烧炉窑的特性。第一,通过对催化燃烧烤箱烤制烤鸭和催化燃烧炉窑烧制唐三彩为例,充分说明了天然气催化燃烧炉窑在燃烧方式、运行规律、尾气排放、烧制成品等方面的特性,在烤制烤鸭方面,催化燃烧烤箱以其独特的无焰燃烧方式,杜绝了鸭油因接触明火而产生多环芳烃火焰进而污染食品的现象,在烧制唐三彩方面,催化燃烧炉窑以其较强的氧化性炉内气氛,使得唐三彩釉料着色剂氧化完全,因此烧制的唐三彩釉色更加鲜艳。第二,通过大量的实验,解决了天然气催化燃烧炉窑在点火阶段和高温阶段因催化剂失活而出现的暗点现象,研究表明:在点火阶段宜采用关闭燃气量,通过余温重新点火来消除暗点;在高温阶段宜采用固定燃气量,逐渐调低空气量,直至燃烧器发生回火来消除暗点。后期将改造后的炉窑应用到金属热处理的加热阶段以及焚烧污泥的工艺中。在金属热处理加热方面,天然气催化燃烧炉窑CH4转化率极高,污染物排放几乎为零,淬火后的45钢表面晶粒度达到了9级,表面硬度为55.2HRC,均达到了工艺要求,因此证明了天然气催化燃烧炉窑是节能、环保、高效的工业炉窑以及其作为金属热处理加热热源的的可行性。在污泥焚烧方面,通过对不同功率下烟气随温度变化情况的分析,表明污泥中CO在600℃~800℃时集中生成,在700℃时出现峰值,并且炉内气氛的氧化性降低了CO的排放量,节省了工业中尾气处理的成本,由于天然气催化燃烧温度低于热力型NO_X大量生成的条件,使得污泥中NO_X的排放量远远低于国家标准,可以直接排放。天然气催化燃烧以其节能、环保、高效的优势与工业炉窑相结合,在一定程度上降低了工业废气对大气的污染,在国家大力倡导节能减排的当下,天然气催化燃烧炉窑具有很高的推广价值。
【关键词】：催化燃烧 炉窑 节能减排 特性 应用
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK175
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景8
• 1.2 我国天然气现状8-10
• 1.2.1 基本特点和种类8-9
• 1.2.2 发展状况9
• 1.2.3 具体应用9-10
• 1.3 催化燃烧研究现状10-11
• 1.4 工业炉窑现状11-12
• 1.4.1 工业炉窑种类介绍11-12
• 1.4.2 发展状况12
• 1.5 环境现状12-14
• 1.5.1 雾霾现状12-14
• 1.5.2 低碳之路14
• 1.6 本章小结14-15
• 1.7 本文研究的核心内容15-16
• 第二章 催化燃烧技术原理16-24
• 2.1 催化燃烧技术介绍16
• 2.2 催化燃烧催化剂介绍16-17
• 2.2.1 催化剂种类及其特性16-17
• 2.2.2 催化剂系统组成及其作用17
• 2.3 催化燃烧的反应路径17-19
• 2.4 催化燃烧污染物排放机理19-22
• 2.4.1 NO_X的生成机理19-21
• 2.4.2 CO的生成机理21-22
• 2.5 异相催化燃烧对单相气相燃烧的抑制作用22
• 2.6 本章小结22-24
• 第三章 催化燃烧炉窑特性24-37
• 3.1 实验用天然气组分及催化剂介绍24-26
• 3.1.1 实验用天然气组分介绍24
• 3.1.2 实验用催化剂介绍24-26
• 3.2 催化燃烧系统及其设备介绍26-28
• 3.2.1 催化燃烧系统介绍26
• 3.2.2 催化燃烧设备介绍26-28
• 3.3 催化燃烧烤箱应用特性分析28-30
• 3.3.1 表面催化燃烧的辐射机理29
• 3.3.2 烤箱实验装置及流程29-30
• 3.3.3 实验结果及分析30
• 3.4 催化燃烧炉窑烧制唐三彩特性分析30-34
• 3.4.1 天然气催化燃烧炉窑烧制唐三彩的优势30-31
• 3.4.2 实验步骤31-32
• 3.4.3 实验结果及烟气分析32-34
• 3.5 天然气催化燃烧炉窑运行过程中出现的问题34-36
• 3.6 天然气催化燃烧炉窑的改造36
• 3.6.1 已经完成的改进内容36
• 3.6.2 计划改进内容36
• 3.7 本章小节36-37
• 第四章 天然气催化燃烧炉窑新工艺应用探索37-48
• 4.1 催化燃烧加热45钢应用探索37-44
• 4.1.1 催化燃烧加热45钢介绍37-38
• 4.1.2 催化燃烧加热45钢工艺方法38-39
• 4.1.3 实验结果及分析39-44
• 4.1.4 催化燃烧炉窑加热45钢存在的问题44
• 4.2 催化燃烧焚烧污泥应用初步探索44-47
• 4.2.1 污泥处理处置现状44-45
• 4.2.2 催化燃烧污泥焚烧工艺45
• 4.2.3 催化燃烧焚烧污泥烟气排放规律45-47
• 4.3 本章小节47-48
• 第五章 结论与展望48-51
• 5.1 结论48-49
• 5.2 展望与创新49-51
• 参考文献51-54
• 硕士期间发表的论文54-55
• 致谢55

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本文编号：596610