低浓度甲烷稀土催化燃烧实验研究

制备了碳化硅蜂窝陶瓷载体稀土催化剂,对甲烷进行稀土催化燃烧实验研究。实验测量了催化燃烧温度和尾气组分,并对催化燃烧反应的甲烷转化率进行计算和分析。实验结果表明：在200～400℃甲烷转化率在92％左右,在500～800℃甲烷转化率达到99％以上,而且尾气中的CO,NOx和HC含量非常低。     

甲烷催化燃烧锅炉用催化剂的研究

催化燃烧是一种高效、低排放的新兴技术,可应用于天然气发电。利用共沉淀法制备了系列Ce—Zr复合氧化物,并用XRD和SEM等手段对其进行了表征,测试了其催化甲烷燃烧性能。结果表明,部分铈离子可进入氧化锆晶格中形成锆基固溶体。当游离的CeO2较好地分散在氧化锆基固溶体上时,铈锆催化剂具有较好的催化甲烷燃烧性能。Ce0.6Zr0．4O2催化剂显示了这种协同作用,获得了较低起燃温度（318℃）和完全转化温度（530℃）。     

整体式焦油裂解催化剂的制备及性能研究

以堇青石为载体,采用真空浸渍法制备整体式镍基催化剂,研究了不同干燥方法对整体式催化剂内表面活性组分轴向分布的影响及不同工艺条件下的催化性能。结果表明:微波干燥法所得催化剂内表面活性组分轴向分布最均匀;重时空速对焦油裂解率的影响较大,当重时空速为177kg/(h.m3)时,焦油裂解率高达92.62%,H2的体积分数为46.53%;在较低温度条件(700~800℃)下,催化温度对焦油裂解的影响较小,当催化温度上升到900℃时,焦油裂解率大幅上升,单位质量生物质气体产率高达1.22Nm3/kg。     

微燃烧器内甲烷催化燃烧的数值模拟

联合使用CFD软件、FLUENT和化学反应动力学软件DETCHEM对甲烷—空气混合物在有逆流换热的微燃烧器内的催化燃烧进行了数值模拟。计算中只考虑了甲烷在催化表面上的反应。燃料一空气混合物的当量比为0．4,燃烧器外壁面分剐采用等温边界条件和与环境的对流换热边界条件,并比较了这两种边界条件对可燃混合气燃烧的影响。计算结果表明,催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷低温、高效转变。     

整体型催化剂上甲烷自热氧化制合成气

用镍金属制备了一整体催化剂并与负载铑和铂比较了甲烷氧化制合成气的性能。结果表明,镍金属催化剂上甲烷转化率、H2和CO的选择性与铑催化剂相当,而且稳定性非常好。反应中加入H2O和CO2的实验表明,产物中H2／CO的比例可以直接调节。     

铁矿石作为氧载体在熔融盐中催化甲烷燃烧

熔融盐循环热载体无烟燃烧技术（noneflame combustion technology using thermal cyclic carrier of molten salt,NFCT）不会向大气中排放有害气体,是一种清洁燃烧技术。利用XRD、SEM和TG等分析手段对催化剂的性能进行了表征。在质量比为1：1的Na2CO3和K2CO3熔融盐中研究了Fe2O3中的晶格氧对甲烷的催化燃烧性能。铁矿石在熔融盐中分别与甲烷和空气发生反应,用XRD分析生成物表明,作为铁矿石主要成分的Fe2O3可以在熔融盐中失去和恢复晶格氧,这些品格氧可以用来催化氧化甲烷。TG分析结果表明,铁矿石被甲烷还原分为两个阶段,第一个阶段从550℃开始,680℃结束,Fe2O3被还原成Fe3O4,第二个阶段从850℃开始至1050℃结束,第一个阶段生成的Fe3O4在这一阶段大部分被还原成了FeO。被甲烷还原的铁矿石在TG试验中与空气反应时,只出现一个明显的增重段,从350℃开始直到反应温度的上限1100℃,增重速率较快的区间是400～850℃。从燃烧产物的气相色谱分析结果可以看出,甲烷在熔融盐中绝大部分被氧化成了CO2和H2O。因此,铁矿石可以作为氧载体在熔融盐中催化甲烷燃烧。     

氢气对超低体积分数甲烷催化燃烧的影响

搭建了催化燃烧实验台,在保证催化燃烧室入口气体温度、流速相同的情况下,通过改变气体中甲烷和氢气的体积分数,得到不同体积分数甲烷气体在加入不同体积分数氢气情况下的催化燃烧特性.结果表明:在保证催化燃烧时入口气体温度为520℃条件下,加入低体积分数的氢气可有效加快甲烷催化燃烧的反应速度,降低甲烷的起燃温度,提高甲烷转化率;加入的氢气体积分数越高,对甲烷的催化燃烧助燃效果越好;而甲烷体积分数越高,氢气对甲烷的催化燃烧效果也越显著.     

燃烧法控制有机废气污染的催化剂性能研究

用爆炸法制备烯土钙钛矿型第列催化剂,以甲苯的燃烧为模型反应,对比非催化燃烧法,发现催化燃烧法具有反应温度低,热量消耗少的优点,通过XRD,TPR和活性评价等测试,得到该类催化剂在催化燃烧反应中起关键作用的因素是它具有低结合能的吸附氧。     

城市煤气的催化燃烧及应用

城市煤气的催化燃烧及应用陈庆福，程昌瑞，谭长瑜（中科院山西煤化所，太原，０３０００１）臧文心，王先福，郭建安，李佳，周浩德（京港物业发展有限公司，北京）催化燃烧技术在烘烤干燥作业领域的众多“节能”途径和方法中是较为突出的一个。它是可燃物在催化剂表面与...     

催化燃烧对均质压燃发动机燃烧特性影响的数值模拟

通过运用DETCHEM软件包,对甲烷在催化剂Rh表面的详细反应机理进行了分析,结果表明数值模拟结果与实验数据相当吻合;通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂铑的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了单区和多区模型．利用单区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机着火时刻的影响,同时讨论了催化燃烧对燃烧过程中主要化学组分浓度变化的影响,结果表明催化燃烧会使HCCI发动机着火时刻提前;利用多区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机的未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC的排放,但会提高NOx的排放．     

催化燃烧对均质压燃发动机排放影响的数值模拟

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型.利用此模型分析了催化燃烧对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC、CO的排放,但NOx的排放会有所升高.对不同催化剂及混合催化剂对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及UHC、NOx、CO排放的影响进行了探索,结果表明,和金属铂相比,以铑作催化剂时UHC的排放降低,但NOx、CO排放会有所升高;采用500/0Pt-500/0Rh的混合催化剂时,UHC、NOx的排放介于1000/0Pt与1000/0Rh之间,但CO的排放却比采用1000/0Pt与1000/0Rh时都要低.     

催化燃烧对HCCI发动机着火点、燃烧性能及排放的影响

对甲烷在催化剂铑(Rh)表面的反应机理进行了分析。通过修改CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的HCCI发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了单区、多区模型。利用单区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机着火时刻的影响,结果表明在控制HCCI发动机着火时刻方面催化燃烧有其他方式所没有的优势;利用多区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机的燃烧性能及HC、CO、NOx排放的影响,结果表明催化燃烧对燃烧效率、着火持续期有较大的影响,同时能降低HC、CO的排放,但会提高NOx的排放。     

纳米LaCoO3的声化学制备及结构和催化燃烧活性

使用超声共沉淀法制备了LaCoO3复合氧化物纳米催化剂，研究了共沉淀过程中超声波对LaCoO3结构性质和催化活性的影响．X-射线衍射分析(XRD)、表面吸附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和活性评价等表征的结果表明，在共沉淀过程中施加超声波辐照，可以使LaCoO3复合氧化物的生成温度降低，粒径减少，比表面积增加，表面B位元素含量增加，表面晶格氧空位增加，表面吸附氧种增加，使LaCoO3催化剂的表面氧种活化，使LaCoO3催化剂的催化活性增加。     

煤矿通风瓦斯在燃气轮机中的催化燃烧特性

在不同进口温度、工作压力和当量比条件下,研究了煤矿通风瓦斯气在燃气轮机催化燃烧室内部的燃烧特性,对数值模拟结果与试验结果进行了对比,并分析了催化燃烧对超低浓度瓦斯气性能的影响.结果表明:增加甲烷浓度(或当量比)可促进超低浓度甲烷的催化燃烧;提高催化燃烧室进口温度或工作压力可相应提高煤矿通风瓦斯燃气轮机系统的效率.     

烷烃燃料微小平板催化燃烧的火焰特性

对微平板燃烧器内4种烷类燃料（C₁ ~ C₄）进行铂催化燃烧实验,获得其点火过程和静态火焰的特征,并进行对比分析。当量比相同时,点火过程火焰传播速度大小顺序为甲烷 > 乙烷 > 丁烷 > 丙烷。随着当量比增大,火焰传播速度加快,稳态火焰根部位置向气流上游移动。观察可见光、430 nm（OH*光谱）、516 nm（C₂*光谱）成像火焰发现,当量比越大,火焰亮度越大,OH*和C₂*浓度越高。当量比相同时,乙烷的OH*、CH*和C₂*浓度最高,而甲烷和丙烷的则较低。     

La2O3对CH4氧化的催化机制

本文研究了Ｌａ２Ｏ３对ＣＨ４氧化燃烧和氧化偶联的催化机制。实验采用的是分子束技术，以及俄歇电子能谱（ＡＥＳ），四极柱质谱（ＱＭＳ）和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）等表面分析技术。实验结果表明ＣＨ４分子的平动能和Ｌａ２Ｏ３表面的晶格氧（Ｏ２－）是催化氧化ＣＨ４的两个关键因素。燃烧室内壁涂以稀土氧化物催化层将会提高燃烧效率和减少废气污染。     

甲烷/空气预混气体在微通道中催化转化的数值模拟

用详细化学反应机理研究了微型直通道中甲烷／空气预混气体在镀Pt热壁上的催化燃烧问题．联合使用计算流体力学软件FLUENT和可以计算表面催化反应的化学反应动力学软件DETCHEM,对微型直通道中当量比在0．01～10．0范围之间的甲烷/空气预混气体的催化燃烧进行了数值模拟．计算结果表明,在微尺度催化燃烧中当量比和温度对甲烷催化转化率、转化速度有重要的影响．