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催化燃燒裝置

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將二次燃料注入加熱的氣流中,然后通過催化燃燒裝置

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將二次燃料注入加熱的氣流中,然后通過催化燃燒裝置

發布日期:2021-01-18 作者: 點擊:

催化燃燒裝置驅動的燃氣渦輪發動機產生的排放物所含的有害氣體水平要比傳統火焰發動機所排放的有害氣體低得多。此處報道的研究表明,通過使用金屬支撐的鉑催化劑燃燒系統可以實現高效的發電,同時減少有害的排放,這些燃燒系統經過專門設計,可確保與其所驅動的發動機模型的兼容性。建議了這些系統的許多重要應用。

催化燃燒,即由催化劑促進的無焰燃燒,可以使用多種燃料進行,從高辛烷值航空氣或丙烷氣到低BTU廢氣或渣油。在約翰遜·馬修的實驗室中,已經尋求并研究了這種燃燒的應用程序十多年。這些研究包括無焰加熱器,該加熱器用于多種農業,工業和娛樂目的,尤其是,用于燃燒否則會造成大氣污染的有機煙霧。已經研究了該原理在廢氣生產中的應用。重要的進展是催化燃燒成功地用于直接發電,例如通過燃氣渦輪發動機的發電。這種系統的主要優點是,與傳統的火焰發動機相比,燃燒反應溫度較低的直接結果是污染水平低得多。然而,僅僅將催化單元裝配到常規燃氣渦輪發動機的燃燒室中是不夠的。

催化燃燒裝置

將二次燃料注入加熱的氣流中,然后通過催化劑單元。布置預燃燒器條件,使得催化劑入口處的溫度足以在所有操作條件下促進燃燒反應。催化燃燒在比火焰燃燒更低的溫度下進行,并且由于該溫度低于大氣中的氮與氧氣反應的溫度,因此氮氧化物的含量非常低。

為了獲得超過催化劑載體失效的溫度的溫度,可以對系統進行改造,使得離開催化劑的氣體仍包含一些未反應的燃料。在熱區中,該燃料的燃燒通過氣相自由基鏈過程完成,這可以通過插入“鈍體”來輔助,以形成氣體在其中再循環的區域。因此,在催化劑之后獲得了的熱量放熱。

對影響該方程式的所有許多因素的充分考慮表明,大多數變量實際上是由發動機設計控制的,燃燒效率和通過燃燒室的壓降是催化劑工藝可能影響的唯一因素。對于理想且理論上可接受的發動機,常規和催化燃燒發動機的燃燒效率必須相同,因此,在從火焰燃燒轉換為催化燃燒的過程中,為了獲得效率,通過燃燒室的壓降必須。因此,實驗工作的第一步是測量典型燃氣渦輪發動機上的壓降。

這些實驗還確定了通過催化劑載體的壓降與進料速度的平方成正比,并且載體組合的壓降不是每個單獨載體上壓降的總和。在催化劑的湍流區中,載體的摩擦因數變得恒定,并且是將鉑催化劑附著到載體上的修補基面涂層類型的直接函數。這與為汽車排放控制而開發的類似構造的催化劑體系有明顯區別。它們在較低的溫度下并通過基于表面積的異質機理進行操作,而此處描述的系統則經歷了與表面反應并行的均相自由基鏈機理。


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