完整版催化燃烧技术.pptx

D 家具生活领域
B 汽车尾气净化领域
F 水泥生产中的应用
C 处理有机废气领域
G 气体传感器
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燃气轮机发电领域的应用
现存问题： 由于天然气的热值较高，使得燃烧室温度高达1800℃，助 燃空气中的N2发生高温氧化造成NOx污染。
解决方案： 以催化燃烧代替传统的火焰燃烧方式，燃烧室温度降至 1500℃一下。
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反应活性
电子云分布状态及空间结构不同； 不同种类反应物具有不同的反应活性； 分子中所含元素成分不同； 催化剂表面活性结构要求各不相同； 催化剂表面活性中心性质要求各不同。
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因此，需要研制具
有不同活性成分、表 面性质及集团结构的 催化剂与之相适应， 以提高催化反应的实 际效果。
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混合效应
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2 催化燃烧
催化燃烧是典型的气—固相催化反应，
通过催化剂降低反应活化能使其在较低 的起燃温度200~300℃下进行无焰燃烧， 有机物质氧化发生在固体催化剂表面， 同时产生CO2和H2O，以及放出大量 热量（反应温度低于燃烧温度）
实质：空气中的氧气被催化剂
中的活性组分所活化，当活性
氧与反应物分子接触是发生了
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方案优势：
• 能够有效的抑制热效应NO的生成。
• 催化剂能够稳定贫燃火焰，进行高空燃比燃烧，增大燃 料利用率。
• 催化剂促进的无焰燃烧，产生的热流温度适中，无须冷 却空气进行稀释，可直接驱动燃气轮机，从而提高热效 应。
•
因此，催化燃烧应用于燃气轮机发电不仅能够降低对环 境的破坏，还大大提高燃气轮机的效率。
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汽车尾气净化领域
汽车排气管尾部安装催化转
化器，在精确空燃比的条件
下CO和NOx借助燃烧催化
剂的作用，发生氧化还原反
应而转化为无毒的CO2、
H2O和N2。
所用催化剂为通常所说的
三效催化剂，既有把NOx
还原的功能，同时又有把
CO和烃类氧化的功能。
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处理有机废气领域
传统的有机废气净化处理方法：吸附法、冷凝法、直 接冷却法等 问题：易造成二次污染 催化燃烧法： 将有机分子在催化剂表面作用发生深度氧化转化为无 害的CO2和H2O的方法，又称为催化完全氧化法或催化 深度氧化法。
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3、催化剂的类型
1 贵金属 催化剂
源自文库
2 过度金属氧 化剂催化物
铂、钯等贵金属对 烃类及其衍生物的 氧化都具有很高的 催化活性。
对甲烷等烃类和CO等 物质具有较强的活性 作用
3 复氧化物 催化剂
钙钛矿型复氧化物 和尖晶石型复氧化 物，对芳烃类废气 的低温氧化性能特 性
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催化燃烧对催化剂的基本要求
催化燃烧技术
展示人：
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1
Constant
01 背景资料 02 催化燃烧特点及机理 03 催化剂的类型及性能要求
04 催化燃烧技术应用
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2
1 背景
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以燃料为能源 合理组织燃烧过程
发现氧气揭示燃烧 本质
掌握用火的技术
3
燃烧
• 燃料的燃烧从其最终结果来 看，是物之间的一种能量转
换过程，它是通过燃料和氧
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催化燃烧的机理
1 LOREM 催化剂的作用
2 LOREM
反应活性化
3 LOREM
混合效应
4 LOREM O2分子的活化及活性
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催化剂的作用
催化剂的作用像“气—固”反应一样，有机物RH在催化剂作用下完 全氧化一般需经以下步骤： 1 反应物分子由固相转移到催化剂表面； 2 通过细孔由外表面向内表面扩散； 3 克服气—固界面膜的阻力被催化剂表面的活性物质吸附（至少吸附一 种反应物）； 4 被活化的吸附物与另一种活化的吸附物、或物理吸附物、或直接来自 气相之间的反应物进行化学反应； 5 反应产物从催化剂表面托付； 6 托付物通过细孔向催化剂外表面扩散； 7 由外表面向气相扩散
化剂在一定条件下所进行的
具有放光和发热特点的剧烈
氧化反应
• 燃烧化学反应需要具有一
定的反应条件，例如反应
物的浓度和温度这与气体
运动、分子扩散、热量传
递等物理因素有关。
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传统燃烧方式是火焰燃烧，火焰燃烧在人类进化和人类文明的发展中起着 极其重要的作用。但其对现代文明的发展有着很大的限制作用
1 火焰燃烧所散发出来的热量不 能得到充分利用 2 燃料不能充分燃烧，造成能源 的巨大浪费 传统燃烧温度高，是空气中的氧气 3 和氮气反应生产大量NOx废弃物， 严重污染环境
• 既能抑制结烧、保持活性物质具有较大的比表面积及良 好的热稳定性，又要具有一定的活性，可起到催化剂活 性组分或助催化剂的作用。这在某种程度上是相互矛盾 的，因为研究已经证明氧化物的活性和热稳定性成反比。
• 同时，需有高的机械强度以及对燃料中所含毒素有高的 耐腐蚀性
优选
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4 催化燃烧技术的应用
A 燃气轮机发电领域
能量的传递，反应物分子随之
被活化，从而加快了氧化反应 的速率。
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催化燃烧的优势
起燃温度低能 耗少，删少易 达稳定，甚至 到起燃温度后 无需外接传热 就能完成氧化
反应。
净化效率高， 污染物（如 NOx及不完全 燃烧产物等） 的排放水平较低
适应氧浓度范 围大，噪音小， 无二次污染， 且燃烧缓和， 运转费用低， 操作管理方便
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水泥生产中的应用
在水泥工业中，水泥熟料的 煅烧是通过煤的燃烧来实现 的，煤的燃烧状况直接影响 到水泥熟料的燃烧结果。煤 催化作用下，加速氧化物放 氧使煤炭突然燃烧，提高燃 烧强度。给水泥煅烧提供了 足够热能，同时提高了水泥 煅烧热动力。
目前已有研究表
明,“CHCT”催化剂在 水泥熟料煅烧过程中通 过对煤炭的催化燃烧可 有效促进固相反应、液 相反应以及熟料极冷。
• O2分子首先在催化剂表面上活化形成不同类型的活性氧 物质，其中有一类氧物质具有极高的氧化活性，在完全 氧化反应中其主要作用。
• 这种“氧物质”是亲电性的，主要进攻反应物分子中电荷密 度较大部位（如不饱和键）。
• 活性较弱的氧物质也并非专管选择性反应，随温度升高、 活性增强，亦起完全氧化作用。
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单一组分的氧化活性与混合组分的氧化活性往往有所 不同，存在竞争吸附。
大致规律是：
1 性质与结构类似的分子相互影响小。
2 极性分子与非极性分子共存时有明显影响。
3 含有孤对电子原子的分子对其他共存分子
的反应一般都有一定程度的抑制作用，尤
其在较低温度时更为明显。
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O2分子的活化及活性
燃烧反应中，氧是重要因素。