新型工业燃气催化燃烧理论

摘要:对于新型工业燃气催化燃烧人们是以比较模糊的概念加以认知的,传统观念把在原料气(母液)中加入助燃增效剂称为催化燃烧,为了更加详细的阐述这一问题,推进工业燃气的发展,本文从催化的角度概述了工业燃气的发展与应用,希望能在催化助燃方面对这一新兴行业

有所帮助。

关键词:催化催化燃烧火焰添加剂乙炔燃气

大工业的发展与进步加速了乙炔气发展与应用,随着工业的发展,乙炔气成为全球金属焊割的主要燃气,对工业大革命和人类技术创新有过不可替代的贡献。

随着社会的进步,乙炔的生产及运用造成的污染与不安全隐患也得到了人们的   催化剂有三种类型,它们是:均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。

均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态(固态、液态、或者气态)。例如:如果反应物是气体,那么催化剂也会是一种气体。笑气(一氧化二氮)是一种惰性气体,被用来作为麻醉剂。然而,当它与氯气和日光发生反应时,就会分解成氮气和氧气。这时,氯气就是一种均相催化剂,它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。

  多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如:在生产人造黄油时,通过固态镍(催化剂),能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂,被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。

催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中(例如:固态催化剂在液态混合反应),而均相催化剂则是呈现在同一相的反应(例如:液态催化剂在液态混合反应)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。

  仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用;催化剂跟反应物属不同相时,叫做多相催化作用。

  人们利用催化剂,可以提高化学反应的速度,这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应,或者某一类化学反应,而不能被用来加速所有的化学反应。

使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂。

目前,对催化剂的作用还没有完全弄清楚。在大多数情况下,人们认为催化剂本身和反应物一起参加了化学反应,降低了反应所需要的活化能。

天然气的燃烧天然气的燃烧是按连锁反应进行,燃烧过程是靠氧作为激发物,产生分子间的碰撞,在一定温度下裂解、燃烧。天然气的燃烧是由于碳氢化合物分解形成微小的碳粒子,一般在—℃温度下发生裂解,这些碳粒子不断的燃烧和不断的裂解形成高强度的火焰辐射热能,而天气中的甲烷确不易裂化,造成火焰亮度底,降低了燃气热效率。这就是我们常看到的燃气玻璃熔窑看不见火焰,化料速度低的原因。天然气的增碳燃烧:天然气增碳燃烧分为自增碳和外增碳两种方法,

一、自增碳燃烧:自增碳是通过天然气本身裂解产生的碳微粒的增碳方法,燃烧发生的一系列化学反应,在这些反应中,燃料在一些自由基例如O、OH、H碰撞下发生反应,产生更多的H或者是分解成更小的碎片。甲烷的燃烧是CH4被连续地转化成CH3,CH2,CH。最初形成的各种氧化的中间产物与燃料中的碳结合而首先变为CO,并且燃料中的氢基变为H2,所有的中间产物将接着进一步氧化,再一次通过自由基的作用,而变为CO2和H2O。总热量的大部分释放都是发生在第二阶段。当点燃预混燃料时,局部温度将提高到一个非常高的值,提高了反应速率,从而也引起燃料的燃烧,并且释放出热量。通过热传导把热量引导到了未燃的相邻区域,相邻区域的温度提高,反应加快,燃烧得以延续。我们知道,热量的扩散是火焰燃烧得以延续的原因,燃烧传播的速度取决于燃烧后的温度以及未燃混合物的热传导性。为了把高温区域的自由基传递到与之接触的低温的未燃混合物中,质量扩散也是很重要的;通常质量和热扩散率是相同的。自增碳是使天然气在—℃温度、缺氧的环境下,尽可能多的裂化,形成碳微粒,这就在燃烧控制上,出现了问题:由于天然气燃烧速度低,需要在高温缺氧环境裂解析出碳微粒,以在火焰剧烈燃烧段增加火焰的亮度,既增加火焰的辐射强度。要想出现此环境,就要降低天然气与空气的混合速度,势必会造成火焰软而无力、浑长、刚性下降,不适应玻璃熔窑熔化。如果增加天然气与空气的混合速度,火焰刚性增加,燃烧速度加快,无充足的析碳时间,火焰亮度下降,出现无明火现象。

天然气燃烧应具备的火焰特性:1、火焰应具有较高刚性,利于火焰调整,减少耐火材料的侵蚀。2、火焰温度要高,火焰中心出现缺氧状态,以利于天然气中甲烷的裂解,产生更多的碳微粒,提高火焰亮度。3、具有较大的火焰覆盖面积,利于火焰对玻璃原料和玻璃液的热传导。4、较底的废气排放温度。5、有较好的火焰可调性,符合工艺要求。

博士

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