气相燃烧烟气分布及催化燃烧瞬态行为规律

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1、分类号学号1108140409036学位论文气相燃烧烟气分布及催化燃烧瞬态行为规律的研究Researchonexhaustgasemissionsofgas-phasecombustionandtransientbehaviorofcatalyticcombustion王智华指导教师姓名张世红教授申请学位级别硕士专业名称供热、供燃气、通风及空调工程论文提交日期2012年2月论文答辩日期2012年3月学位授予单位和日期北京建筑工程学院2012年3月答辩委员会主席评阅人北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成

2、果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签字：日期：年月日北京建筑工程学院硕士学位论文使用授权书本人同意将所著硕士学位论文《气相燃烧烟气分布及催化燃烧瞬态行为规律的研究》著作权中的数字化制品复制权、信息网络传播权和汇编权授权北京建筑工程学院研究生处行使。上述授权的范围包括：北京建筑工程学院自己使用或委托他人使用。本人保证为该论文作者，依法享有著作权，并愿承担因著作权问题引起的责任。北京建筑工程学院须依照我国著作权法的有

3、关规定，充分尊重本人享有的著作权权利（包括获酬权）。本授权有效期5年。论文作者（签章）：年月日作者联系方式：地址：邮编：电话：传真：手机：电子信箱：I摘要摘要本课题主要以催化燃烧V、VI、VIII型炉为研究对象，采用实验的方法，对天然气催化燃烧技术的特性及应用进行了相应的理论和实验研究，本文研究的主要内容如下：首先，研究了催化燃烧V型冷凝锅炉分别装有催化独石和空白独石燃烧产生的烟气分布，并测试了普通燃气热水器及家用燃气灶的烟气分布情况。从V型冷凝锅炉催化燃烧和气相燃烧的烟气分布对比可以看出，催化燃烧与气相燃烧相比，反应物碳氢化合物基本完全反应，燃料利用率接近100%，产生极少的污染

4、物。而燃气热水器及燃气灶周围排放的烟气明显被大气稀释过，但其污染物排放浓度仍然比催化燃烧要高，这是由于催化燃烧贫燃料的异相燃烧方式具有节约燃料和减少污染物排放的优势，因此，催化燃烧V型冷凝锅炉每单位立方米碳氢化合物燃烧产生的污染物要比燃气热水器及家用燃气灶少很多。其次，以催化燃烧VI型炉为载体，研究了天然气催化燃烧与气相燃烧的节能和环保特性，对全预混燃气热水器和强制排烟式型燃气热水器在气相燃烧情况下的烟气成分和含量进行测量，并与催化燃烧VI型炉产生的烟气进行比较和分析，同时分别计算出它们的燃烧效率和热能损失。计算结果表明：催化燃烧的燃烧效率接近100%，相同的反应条件下，催化燃烧的

5、燃料转化率高于气相燃烧，且随着燃气流量的增加，气相燃烧的热能损失逐渐升高。再次，进行了天然气催化燃烧的瞬态行为研究，分析了催化燃烧在启动过程中通道内烟气温度与烟气成分随反应启动时间的变化规律。由于催化燃烧的进行首先要通过气相燃烧的预热，所以整个启动过程大约需要16分钟才能达到稳定的催化燃烧状态。实验数据显示，在启动过程中产生了一定量的CO和未参加反应的碳氢化合物，这说明催化燃烧在启动过程中存在着能源的浪费，且该实验结果与滞止点流动反应器中的结论一致。另外，通道内烟气温度随着反应启动时间逐渐升高，当达到稳定的催化燃烧状态时，温度基本保持不变，该过程中烟气最高温度约为1100℃。这些结

6、论将为进一步研究催化燃烧技术的启动问题提供了一定的基础参考。最后，本文对催化燃烧技术的应用前景及存在的问题做了分析和阐述，通过催化燃烧与气相燃烧烟气成分的对比研究，体现了催化燃烧技术具有很高的燃烧效率和近零污染排放的双重优势，这些对于发展低碳能源战略具有非常重要的意义。关键词：催化燃烧；烟气成分；燃烧效率；烟气温度；启动IAbstractAbstractTheexperimentalstudiesandtheoreticalanalysisaboutcatalyticcombustionwereresearchedbasedhoneycombmonolithsinburnerbym

7、easuredexperimentaldatainthisarticle.Itwasdividedmainlyintofourparts.First,exhaustgasemissionswerecomparedbetweengas-phasecombustionandcatalyticcombustionincatalytichoneycombmonolithburnerV.Exhaustgasconcentrationsofhot-waterburnerandga