天然气催化燃烧应用及催化剂特性的研究

发布时间：2020-05-16 23:52

【摘要】：近年来,能源不合理利用引发的环境污染对人类健康和社会发展造成了严重威胁。本课题将天然气催化燃烧技术应用于炉窑中,设计了天然气催化燃烧炉窑系统,同时研究了催化剂的特性。研究内容主要包括:首先将天然气催化燃烧炉窑应用于陶器的烧制。通过多次实验研究并与传统的陶器烧制工艺进行对比分析,得出陶器的最佳烧制工艺流程,烧制的陶器成品表面光滑细腻,充满复古的艺术气息。进一步研究了陶器在水净化方面的应用,实验结果表明陶器对河水产生显著的净化效果,同时提出将炉窑烧制的陶制材料应用于海绵城市及水处理装置中的可行性研究,这将对今后陶制材料在水处理领域的广泛应用提供新思路。然后将天然气催化燃烧炉窑应用于琉璃的烧制。大量烧制琉璃的探索实验表明天然气催化燃烧炉窑满足琉璃的烧制,并得出琉璃制品的最佳烧制工艺。由于釉料颜色的不同,琉璃最高的烧制温度有所差异,因此应根据釉料颜色来选择对应的烧制温度。烧制的琉璃成品釉面透亮、温润,造型精美,充满生机与活力。通过测定烟气出口处甲烷及其他污染物排放的浓度,得出炉窑排放的污染物浓度几乎为零,燃料利用率较高。炉窑内部的传热方式以辐射传热为主,且具有很高的辐射强度,达到了节能减排的效果。基于天然气催化燃烧炉窑,对催化剂的性能进行了研究。炉窑启动时间与催化剂老化关系的实验表明,催化剂经过多次重复使用后活性显著降低,启动时间随着点火次数的增加变长,这使能源的消耗量大大增加,催化燃烧炉窑的寿命及经济性下降。同时通过对催化剂老化机理的分析得出反应过程产生的高温、高压造成催化剂烧结,活性组分流失,从而降低了催化燃烧反应速率。最后对催化剂未来的研究方向进行了展望,提出经济且环境友好型催化剂将成为研究的重点,进而推动催化燃烧技术的广泛应用。天然气催化燃烧炉窑具有高效、节能、环保等多重显著优势,因此在节能减排政策的大力倡导下,具有很大的推广价值。
【图文】：

图 2-1 异催化反应与单相催化反应过程能量变化图nergy change diagram of single phase and multiphase catalytic reac应与单相催化反应过程的能量变化规律如图 2-1 所示即反应物的总能量大于产物的总能量，表明多相催化反反应。同时可以看出，，催化剂存在与否对反应的初、终

图 2-2 催化燃烧反应速率与温度的关系ig.2-2 Temperature dependence of reaction rate in catalytic combus烧反应中反应速率随温度的变化规律如图 2-2 所示。从制的区域，反应物在催化剂表面反应放出热量，加热流传输控制区后，受质量传输作用的影响，反应速率基本
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ426;TQ170.6

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本文编号：2667555