氢气微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及当量比Φ和预混合气体入口速度对催化燃烧反应的影响。计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;当量比Φ对氢气的催化燃烧过程有重要影响;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成3种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

氢气/空气预混合微尺度催化燃烧

通过耦合专用软件FLUENT和CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及预混合气体入口速度和管径对催化燃烧反应的影响.计算结果表明,表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;入口速度和管径对氢气的催化燃烧过程有重要的影响,在入口速度较小时,燃烧主要是空间气相化学反应,随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素,在入口速度较大时,燃烧主要是表面催化燃烧过程;随着管径的减小,微型管道内反应的最高温度降低.此结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据.     

氢气预混合微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及预混合气体入口速度、当量比Φ和管径对催化燃烧反应的影响。计算结果表明：表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;当量比Φ和管径对氢气的催化燃烧过程有重要的影响。     

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。     

煤焦燃烧反应动力学参数与煤种的通用关系

根据作者以前提出的关于煤焦在空气中燃烧的表面反应动力学的新思想，即其表面反应活化能Ｅ与煤种无关，只取决于其温度，但其反应频率因子ｋ０，ｃｈ与煤种有密切关系，在此基础上，本文提出了一种确定煤焦燃烧反应动力学参数的新方法。在这一方法中，确定了Ｅ＝１８０ｋＪ／ｍｏｌ，它适用于在空气中燃烧的任何一种煤焦的反应。     

天然气预混催化燃烧的特性

制备了1%(质量比)Pd/Al_2O_3陶瓷蜂窝催化剂,并用钡、镧、铈等氧化物对其进行改性,然后负载在堇青石载体上,并进行天然气预混催化燃烧实验。研究了空燃比、功率对催化燃烧尾气排放的影响,结果表明,催化燃烧温度在500～900℃时,空燃比、气体流速都会对催化燃烧效果产生影响;当空燃比在8.3～19时,可实现稳定催化燃烧;空燃比在11～19时催化燃烧效果较好,尾气中CO几乎为零,HC低于10~(-5),NO_x低于5×10~(-6)。     

氢气微尺度催化燃烧过程的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN,并运用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及表面催化反应对空间气相反应的影响。计算结果表明：OH浓度的高低可用来判断微型管道内是否发生表面催化反应。由于壁面的催化作用,空间气相反应发生的难度增加,即表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成三种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

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。     

超声波对钙钛矿型催化剂LaNiO3性能的影响

将普通共沉淀法制备的LaNiO3复合氧化物进行超声波处理，以NO、CO的催化燃烧为模型反应，考察超声波处理对LaNIO3复合氧化物催化活性的影响。采用TEM、SEM、BET和XPS等表征手段研究超声波处理对LaNiO3复合氧化物粒径、表面形貌、比表面积和表面组成的影响，揭示超声波处理提高LaNiO3复合氧化物催化活性的机理。结果表明，超声波辐射可以使LaNiO3复合氧化物粒径减小、比表面积增加、表面晶格氧缺位和表面吸附氧增加，使LaNiO3催化NO分解和CO氧化反应活性增加。     

生物质熔融碳酸盐燃料电池排气催化燃烧实验研究

在自行研制的催化燃烧实验平台上,研究使用4种不同催化剂的生物质熔融碳酸盐燃料电池排气的催化燃烧反应特性,结果表明:总体趋势上,催化燃烧的反应效率随着催化燃烧室入口温度的提升而提高;生物质气高温燃料电池排气中氢气的体积浓度对催化反应特性有很大影响,在氢气浓度低于3%的时候,催化燃烧反应效率随着氮气浓度的提高而明显增加;不...     

高硫煤-CuO化学链燃烧特性及硫演化热力学研究

以贵州六枝高硫煤为研究对象,通过热重实验对该典型高硫煤和CuO氧载体的化学链燃烧特性及其与空气直接接触时的燃烧特性加以定性分析和定量评估。为探索煤中硫的演化及其与CuO氧载体作用对CuO氧化活性的影响,进一步采用HSC Chemistry软件,分析了氧载体过量系数Φ对煤中硫分布的影响。研究表明:相比于空气下煤直接燃烧,CuO与六枝煤化学链燃烧的着火温度高,可燃指数和综合燃烧特性指数小,显示CuO氧载体更低的反应活性;在热力学平衡状态下,当0Φ≤1.25及Φ1.25时,系统中硫组分分别以固相Cu_2S和气相SO_2形式存在。基于上述研究结果,提出了一种煤化学链燃烧系统中同时进行脱硫和CO_2捕集的新方案。     

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℃）。     

催化燃烧炉近零污染排放和高辐射效率利用的研究

在催化燃烧炉中,对贫天然气/空气混合物在镀贵金属（铂）蜂窝状支撑物横端面上燃烧进行研究.燃气与空气之间的比例关系对系统的辐射效率有相当大的影响,随着天然气与空气比的增大,燃烧系统的辐射效率降低.对于所测天然气,此催化燃烧过程可达到近零污染排放.     

燃烧方式对生物质理论燃烧温度的影响

采用与生物质燃料特性相近的褐煤为过量空气系数的定性指标,确定了生物质采用固定床、流化床、悬浮燃烧和气化燃烧4种燃烧方式的过量空气系数,依据锅炉机组热力计算标准方法,研究了热值、过量空气系数和燃烧方式对理论燃烧温度的影响。研究结果表明:理论燃烧温度与燃料的低位发热量正相关;理论燃烧温度随过量空气系数的增大而降低;采用流化床、悬浮燃烧和气化燃烧3种燃烧方式,生物质燃料均能够获得较高的理论燃烧温度,其中,采用气化燃烧方式的理论燃烧温度最高。文章的分析结果为生物质燃烧方式的选取及生物质锅炉的设计提供了理论依据。     

天然气催化燃烧炉窑特性研究及烧制琉璃的应用

将天然气催化燃烧炉窑应用到琉璃烧制中。并在催化燃烧过程中始终保持2.0的过量空气系数,通过合理调节空气和天然气的流量值,使得炉窑内温度缓慢达到900℃左右。研究表明:炉窑内温度分布满足烧制要求,且当达到稳定催化燃烧时,排放烟气中甲烷和NO_x、CO等污染物含量均为1 mg/m~3左右,甲烷几乎完全燃烧且污染物达到近零排放,说明天然气催化燃烧炉窑适合琉璃烧制,且具有节能环保的特性。     

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。     

贫燃催化燃烧燃气轮机的研究进展

超低热值燃气(ULHVF)种类繁多,总量非常巨大。ULHVF甲烷浓度1%～5%,很难点火燃烧,直接排放到大气中,造成环境污染。催化燃烧是处理ULHVF最有效的燃烧方法。对催化燃烧机理及其燃气轮机催化燃烧的研究现状进行了综述,总结了燃气轮机催化燃烧和燃气轮机贫燃催化燃烧的技术关键点,介绍了燃气轮机贫燃催化燃烧系统、部件工作特性等方面的研究成果,指出了燃气轮机催化燃烧、燃气轮机贫燃催化燃烧的不足以及解决方案,提出了后续工作的发展方向。燃气轮机贫燃催化燃烧的研究进展包括:贫燃催化燃烧特性的数值模拟与试验验证;系统中叶轮机械部件的设计及性能分析;催化燃烧对系统特性影响的分析。     

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．     

表面催化反应对小尺度空间内气相燃烧的影响

表面催化燃烧是微、小尺度空间内组织燃烧的重要手段.采用表面催化反应动力学方法,基于FLUENT软件自主开发了仿效CHEMKIN的催化反应动力学模型,实现了化学反应和流动的同步模拟.通过验证算例发现,该模型可获得与DETCHEM软件一致的计算结果,且与实验结果符合较好.采用该数值模型,对小尺度二维渐扩通道内Pt表面催化时CH4/空气燃烧进行研究.计算结果表明,不同当量比时表面催化反应都显著缩小了气相燃烧的熄火距离;气相燃烧火焰面增厚,火焰前沿处温度梯度变小.此外,表面催化对贫燃料燃烧的影响更显著.     

燃油碰撞形成混合气在直喷式柴油机上的应用

介绍一种新型直喷式柴油机燃烧系统。在普通轴针式喷油嘴头部加装一挡块，燃油束经其撞击后，部分燃油向垂直于轴针方向四周扩展，增大燃油与空气的接触面积，加快燃油与空气的混合速率，实现了在较低涡流比条件下用单孔轴针式喷油嘴进行直喷式燃烧。实验在一台卧式单缸柴油机上进行。结果表明，该燃烧系统可行，对燃油品质要求不高、工作可靠、起动性好。