MnCuOx／Al2O3催化剂上的催化燃烧及其动力学研究

研究了用于挥发性有机化合物催化燃烧的金属与催化层一体化催化剂，探讨了孔径对催化剂性能的影响。根据Ｌａｎｇｍ ｕｉｒ吸附理论，建立了催化燃烧反应动力学模型，得到了甲苯、二甲苯、环己烷在空气中催化燃烧反应动力学方程。     

催化燃烧技术机理及其研究进展初探

从研究催化材料特性出发，对催化燃烧技术的作用机理进行了较为深入的研究和探讨。并对催化燃烧技术研究进行了综述。     

催化燃烧技术在家用燃气燃烧器中的应用

本文介绍了催化燃烧技术的原理和该技术在家用燃气燃烧器中的应用。与传统有焰燃烧比较,催化燃烧技术具有燃烧效率高、不完全燃烧产物少等特点,具有显著的节能减排效果。详细介绍了催化燃烧在催化燃烧灶和催化燃烧热水器方面的应用。     

甲烷催化燃烧催化剂的研究进展

甲烷催化燃烧的目的是通过催化作用降低其起燃温度(T_(10))和完全转化温度(T_(90)),加深其氧化程度,从而提高燃料的利用率。简述了甲烷催化燃烧反应的机理,从种类、制备方法以及催化性能等方面详细介绍了甲烷催化燃烧催化剂的最新进展。贵金属催化剂的催化性能优越,但高成本以及热稳定性差等因素极大地限制了其应用;非贵金属催化剂尤其是复合金属氧化物催化剂(例如钙钛矿型复合金属氧化物催化剂和六铝酸盐系列催化剂等)拥有较高的催化活性,因其成本低,有更好的发展前景。提高非贵金属催化剂的低温催化活性和高温热稳定性是今后甲烷催化燃烧催化剂的主要研究方向。     

Ag改性Mn/H-beta催化剂的甲烷低温催化燃烧

为提高Mn基催化剂的甲烷低温催化燃烧活性,以H-beta分子筛作为催化剂载体,采用浸渍法通过Ag改性制备了Mn-Ag/H-beta催化剂;在固定床反应器中研究了Mn-Ag/H-beta催化剂在低温(523~823K)时的甲烷低温催化燃烧活性和抗水耐硫性;通过X射线衍射和X射线光电子能谱等表征手段研究了Mn-Ag/H-beta催化剂中Ag和Mn的相互作用。研究表明:在温度低于823K时,Ag改性显著提高了Mn/H-beta催化剂的低温催化活性;当催化剂中Ag和Mn的质量分数均为6%时,Mn-Ag/H-beta催化剂的催化活性较好;SO2和H2O会抑制Mn-Ag/H-beta催化剂的活性;H2O对于催化剂的硫酸化无明显的促进作用;Mn-Ag/H-beta催化剂中Mn主要以Mn3+和Mn4+的氧化态形式存在,Ag的添加可促进部分Mn3+向Mn4+的转变;催化剂中Mn具有稳定Ag+活性位的作用。研究结果可为甲烷低温催化燃烧催化剂的优化设计提供参考。     

基于催化燃烧辅助供热的燃料电池低温启动过程研究

提出了一种解决燃料电池系统低温启动的策略,将氢气和空气预混合气体在燃料电池外部进行催化燃烧,然后将燃烧后的尾气通入燃料电池阴极流场和水流场以加热燃料电池系统.基于此低温启动策略,搭建了低温启动试验平台,研究了反应物混合气流量、氢气体积分数等参数对燃料电池低温启动过程的影响.试验结果表明:增大反应物混合气流量或增加氢气体积分数均能缩短低温启动时间;当流量为3L.min-1,氢气体积分数为5%时,电池内部温度在540s内上升到冰点以上温度,可以初步满足低温启动的要求.     

柴油机低温燃烧闭环控制及切换过程

借助于燃烧闭环控制系统,研究了传统燃烧到低温燃烧的切换过程.试验结果表明：基于循环的燃烧闭环控制系统能够跟踪累计放热50%对应的曲轴转角的阶跃输入,并且能很好地抑制转速、负荷、油轨压力和废气再循环（EGR）等系统干扰.在传统燃烧到低温燃烧的切换过程中,通过燃烧闭环控制系统实时地调节喷油提前角,可以使燃烧相位保持在参考值附近,从而保证了切换过程的燃烧稳定性.
关键词： 中图分类号： 文献标志码： A     

环形微细腔内甲烷催化转化效率的数值模拟

甲烷在微燃烧器内存在燃烧效率不高、燃烧不稳定等问题。为了研究微尺度下甲烷持续稳定燃烧的性能,采用催化燃烧方式对环形微细腔内甲烷与空气混合物在铂催化表面上的催化燃烧进行了数值模拟,研究了甲烷当量比、壁面温度对微通道内甲烷与空气混合物催化燃烧的甲烷转化效率的影响。结果表明,甲烷当量比、壁面温度对甲烷转化率有重要影响,通过催化可以促进甲烷在环形微细腔内的稳定燃烧。为了获得较高的甲烷转化效率,微燃烧器入口的甲烷当量比在0.8~1.0范围内较为合理,温度是影响环形微细腔内甲烷催化燃烧的主要因素,尤其在甲烷当量比较低时,温度的提高对甲烷的催化转化有更好的促进作用。甲烷的质量流量为6.5 g/h时,甲烷催化转化效率可达77%。     

催化壁面对微型燃烧腔内甲烷燃烧影响的数值模拟

为研究不同催化壁面对燃烧的影响,采用甲烷和空气预混催化燃烧方式,运用连续介质层流有限速率模型和二阶离散方法对微型燃烧腔内不同催化壁面对甲烷催化燃烧的影响进行了三维数值模拟.结果表明,壁面温度、甲烷与氧气摩尔比和甲烷质量流量变化时,下催化壁面对甲烷催化燃烧效率影响最大,侧面次之,上催化壁面最小.下催化壁面单位面积催化燃烧效率约是上催化壁面的3倍,其催化剂利用率也最高.涂敷催化剂时,下底面应适当多涂,侧面适量,上底面尽量少涂.得到了不同催化壁面对甲烷催化燃烧的影响规律和贡献率,提出了涂覆催化剂的优化策略,降低催化燃烧成本.     

天然气低碳催化燃烧的应用与雾霾防治

在理论研究中,只有当催化表面温度显著高于普通自点燃温度时,气相燃料和空气混合物才会被点燃。既然催化反应延伸到了清洁和稳定氧化条件持续的范围,催化反应抑制了气相燃烧是合适的。在此理论的指导下,自主原创研发了几种天然气催化燃烧设备,其中天然气催化燃烧烤箱和天然气催化燃烧炉窑已形成成熟设备。将催化燃烧技术引入到雾霾治理中,可以为雾霾治理提供一种新思路。     

微通道内甲烷空气预混气的熄火极限

为了研究微尺度催化燃烧可燃极限的变化规律,使用计算流体软件FLUENT和化学动力学软件DETCHEM对甲烷空气预混气体在微通道内催化燃烧进行了数值模拟。计算结果表明,微通道的导热壁对火焰的稳定性有重要的影响。较低的流速造成燃气在微通道内停留的时间过长,大量的热量通过导热壁散失到环境中导致熄火;较高的流速使燃烧区域往下游移动,导致吹熄。熄火特征与导热壁面温度以及铂和氧的表面覆盖率之比有关。     

多孔介质内气/液燃料过滤燃烧的试验

摘要： 研究了小球自由堆积型多孔介质内丙烷/空气混合气的低速过滤燃烧过程,分析了燃烧室内温度、燃烧波传播速度和排放特性,以及当量比、入口气体速度等参数对过滤燃烧与排放特性的影响;实现了常压下柴油在多孔介质内的预蒸发自维持过滤燃烧,并研究了液体燃料过滤燃烧的温度特性.结果表明：在燃烧的不同阶段,预混合气燃烧波的传播速度与燃烧室内高温区域的范围差别较大;随着当量比增加,燃烧波的平均传播速度降低,燃烧温度升高,排放量增加;随着入口气体速度增大,燃烧波的传播速度增大,排放量降低;液体燃料过滤燃烧的最高温度低于气体燃料的最高温度,且燃烧器的中心温度与壁面温度差异较大.     

Effects of Medium temperature on lean burn combustion duration of n-butanol

In this study,we did exploratory tests on the combustion duration of n-butanol,of which the object was lean mixture whose excess air ratio is 1.6,the independent variable was the initial temperature of combustion bomb.We did combustion tests on constant volume combustion bomb by changing the boundary conditions of the medium temperature.And we got its influence rules on the combustion duration of n-butanol,analyzing the combustion characteristic parameters about cylinder pressure,pressure rise rate,the combustion temperature,temperature rise rate,heat release and heat release rate.The results show that: With the increasing of medium temperature,the combustion duration is shortened significantly.     

不同自燃性煤氧化阶段的表征差异

对3种不同自燃倾向性煤样进行低温氧化实验,利用CO体积分数与煤体温度间变化的计算模型,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,同时结合热重-差示扫描量热(TGDSC,theremogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)实验结果,分析了不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。结果表明:1)低温氧化阶段,CO生成量、耗氧量和耗氧速率随着煤自燃倾向性增强而增大;不同煤样在实验过程中出现同样的CO生成量和耗氧速率急剧上升的温度拐点,且煤的自燃性越强,该拐点温度越低,同时CO体积分数的变化具有明显的阶段性。2)不同自燃性煤氧化阶段活化能变化规律存在显著差异,当各煤样的温度到达活性温度时,活化能快速减少,且活化能变化点对应于煤氧化过程发生转变的特征温度点。3)根据煤特征温度和活化能的变化规律,把煤低温氧化进程分为4个阶段,分别为表面氧化、氧化自热、加速氧化和深度氧化。     

基于化学平衡的等离子体助燃计算与分析

研究了非平衡等离子体助燃的机理,并用最小Gibbs自由能理论对注入粒子后甲烷的燃烧进行了计算。对注入不同量粒子后燃烧温度和燃烧产物的分析证明,等离子体所具有的化学动力学特性可以加快反应的进行,增加燃烧温度和降低燃烧污染物的排出,从而验证了等离子体在航空发动机燃烧室中助燃的可行性。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响.以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体(O2/N2)在3种不同氧气体积百分数(21％,23％,27％)工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟.模拟得到3种工况下:炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度.模拟结果表明:随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率.     

全氧燃烧对喷火焰空间气流场和温度场的数值模拟

选用 k-ε 湍流模型、涡-耗散化学反应模型与 DO 辐射传热模型,以甲烷为燃烧气体,在全氧燃烧条件下,改变助燃气体氧气体积分数,模拟对喷火焰空间的气流场和温度场分布。研究表明：在对喷火焰空间中,气流发生对撞,形成温度较高的环流区域;随着氧气体积分数增大,甲烷喷入火焰空间的速度方向趋于发散,火焰温度增高,甲烷燃烧空间减小,火焰变得细长,高温区与玻璃液面的距离变大;抬高碹顶、错排喷枪、降低喷枪与玻璃液面距离和调节喷入燃料量可以改进对喷火焰空间温度场分布。     

准恒温燃烧及其对燃煤锅炉性能的影响

为进一步降低稳燃负荷，提出了基于可调卫燃带准恒温燃烧的新思想，并利用炉内换热的热力学模型论证了实现准恒温燃烧的可行性，详细分析了准恒温燃烧对烟温汽温特性、低负荷稳燃性能及燃烧效率的影响。结果表明：准恒温燃烧能大改善锅炉的整体性能。     

地温对煤层自燃危险性的影响研究

研究了地温地煤层自燃危险性的影响,通过分析煤体氧化放热性,自燃蓄热条件和供氧条件与地温的关系,推导出煤温与砂氧速度和放热强度的关系式、热风压和升温必要条件的表达式,同时在煤自然发火实验台上进行了实验研究,研究结果表明,由于地温的作用,增强了煤体自身的氧化放热性能,同时改善了自然的蓄热条件和供氧条件,增大了煤体的自燃危险性,该项研究对于进一步完善自燃理论,以及促进煤层自燃防治技术的发展具有一定的实际     

煤炭自燃模拟实验装置设计与研制

设计与研制煤炭自燃模拟装置,该装置能够模拟和研究煤炭在常温条件下自燃的发生和发展过程、发生条件及其影响因素、自燃过程煤炭微观和宏观参数变化,研究自燃火源形成及其分布规律。