低浓度甲烷催化燃烧实验研究

【摘要】： 催化燃烧作为一种高效清洁的燃烧技术,越来越引起各界的关注,世界各国对催化燃烧进行了大量的研究工作。本文就甲烷在低浓度条件下的催化燃烧进行了实验研究。 分析了气体燃料多孔介质中的催化燃烧的机理,多孔介质中燃烧反应分为催化剂表面反应和空隙中的均相反应,表面反应由于催化剂的参与,其反应速度大约是均相反应速度的26万倍。催化反应通过改变反应的路径,降低反应的活化能,加快了反应速度。多孔介质具有良好的热稳定性,比较高的机械强度和化学稳定性,在催化燃烧过程中既作为催化剂载体,又起到了预热进气和稳定燃烧温度作用。 设计了多孔介质催化燃烧实验装置。采用浸渍法制备了碳化硅蜂窝陶瓷载体稀土催化剂。 对多孔介质阻力进行了冷态实验研究。测量了不同风速和孔径条件下阻力的大小。结果表明:在多孔介质内气流速度较低时,流动阻力成线性增加;在气流速度较高的时,阻力迅速增加。 对低浓度甲烷进行了催化燃烧实验研究。实验测量了催化燃烧温度,催化燃烧尾气排放,并根据进气甲烷浓度和尾气排放浓度,计算了甲烷的催化燃烧的转化率。结果表明:从200℃到400℃催化活性明显上升,甲烷的燃烧转化率从92%上升到98%,500℃-800℃催化燃烧活性高且稳定,甲烷转化率达到99%以上。 【关键词】：催化燃烧 多孔介质 低浓度甲烷 转化率
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和现状9-13
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 催化燃烧研究发展和现状11-13
• 1.2 本文主要研究内容13-15
• 1.2.1 本文的结构安排13-15
• 第二章 催化燃烧机理分析15-25
• 2.1 多孔介质催化作用原理15-16
• 2.2 催化燃烧动力学16-18
• 2.3 催化剂和载体材料的作用18-20
• 2.4 非均相燃烧与均相燃烧20-21
• 2.5 燃烧过程污染物生成和分解21-25
• 第三章 实验装置25-31
• 3.1 供气系统25-26
• 3.2 燃烧装置26-27
• 3.3 测量系统27-29
• 3.4 实验用气和材料29-31
• 3.4.1 实验用气29-30
• 3.4.2 实验材料30-31
• 第四章 多孔介质燃烧器阻力的冷态实验研究31-39
• 4.1 引言31-32
• 4.2 实验测量方法32-33
• 4.3 实验结果和讨论33-36
• 4.3.1 风速和平均孔径对多孔介质流动阻力的影响33-34
• 4.3.2 测点距离与阻力损失的关系34-36
• 3.4 试验结果对 Ergun方程的修正36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第五章 催化燃烧实验研究39-45
• 5.1 引言39
• 5.2 实验条件39
• 5.3 结果和讨论39-45
• 5.3.1 温度随时间变化39-40
• 5.3.2 低浓度甲烷转化率40-41
• 5.3.3 催化燃烧排烟成分分析41-45
• 第六章 总结和展望45-47
• 6.1 总结45
• 6.2 展望45-47
• 参考文献47-51
• 致谢51-52
• 在读期间发表的学术论文52

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