【摘要】：低濃度燃料分布廣泛,總量巨大,包括煤礦通風(fēng)瓦斯氣和高爐煤氣等。低濃度燃料中可燃成份的濃度較低,常溫下使用點火燃燒方式很難利用。催化燃燒是一種利用低濃度燃料的有效方式,催化燃燒可很大程度地降低可燃成份的活化能,能夠利用大多數(shù)的低濃度燃料。本論文的研究內(nèi)容主要在以下三個方面:首先,建立了催化燃燒的數(shù)學(xué)模型和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型。以低濃度甲烷為燃料,分析了壁面溫度、入口流速、燃料濃度和對流換熱系數(shù)等參數(shù)對甲烷催化燃燒的影響。以低濃度合成氣為燃料,分析了氫氣濃度對甲烷催化燃燒的影響。采用朗繆爾-欣謝爾伍德模型,建立了水蒸氣影響催化燃燒的模型,分析了入口溫度和水蒸氣含量對催化劑活性空位的影響,以及對甲烷轉(zhuǎn)化率的影響。然后,搭建了催化燃燒實驗臺。主要工作在于實驗臺系統(tǒng)設(shè)計,電加熱器、高溫氧化室、催化燃燒室等關(guān)鍵部件的設(shè)計,選擇合適規(guī)格參數(shù)的溫度傳感器、壓力傳感器和渦街流量計,通過記錄儀系統(tǒng)記錄測量數(shù)據(jù)。選用整體式蜂窩狀堇青石催化劑載體,采用ZrO2/γAl2O3/Pd作為催化劑。最后,開展了催化燃燒和高溫氧化實驗研究。首先以低濃度甲烷、氫氣、一氧化碳和合成氣為燃料,分析了入口溫度、燃料濃度、入口流速和合成氣組份對催化燃燒反應(yīng)的影響。其次分析了反應(yīng)溫度、燃料濃度、入口流速和合成氣組份對高溫氧化反應(yīng)的影響。最后在低濃度合成氣中加入一定量的水蒸氣,分析水蒸氣對催化燃燒的影響。
[Abstract]:Low-concentration fuel is widely distributed and the total amount is huge, including coal mine ventilation gas and blast furnace gas. The combustible component in low concentration fuel is low, and it is difficult to use igniting combustion mode at room temperature. Catalytic combustion is an effective way to make use of low concentration fuels. Catalytic combustion can greatly reduce the activation energy of combustible components and make use of most low concentration fuels. The main contents of this thesis are as follows: firstly, the mathematical model of catalytic combustion and the kinetic model of chemical reaction are established. The effects of wall temperature, inlet velocity, fuel concentration and convection heat transfer coefficient on the catalytic combustion of methane were analyzed using low concentration methane as fuel. The effect of hydrogen concentration on methane catalytic combustion was analyzed using low concentration syngas as fuel. The Langmuir-Hinsherwood model was used to establish the model of the influence of water vapor on catalytic combustion. The effects of inlet temperature and water vapor content on the active vacancy of the catalyst and the methane conversion were analyzed. Then, the catalytic combustion test bench was built. The main work lies in the design of the experimental system, the design of the electric heater, the high temperature oxidation chamber, the catalytic combustion chamber, and the selection of temperature sensors, pressure sensors and vortex Flowmeters with suitable specifications. Record the measured data through the recorder system. The monolithic honeycomb cordierite catalyst carrier and ZrO2/ 緯 Al2O3/Pd were used as catalyst. Finally, catalytic combustion and high temperature oxidation experiments were carried out. Firstly, the effects of inlet temperature, fuel concentration, inlet flow rate and composition of syngas on the catalytic combustion reaction were analyzed using low concentration methane, hydrogen, carbon monoxide and syngas as fuels. Secondly, the effects of reaction temperature, fuel concentration, inlet flow rate and composition of syngas on the oxidation at high temperature were analyzed. Finally, a certain amount of water vapor was added to the low concentration syngas to analyze the effect of water vapor on catalytic combustion.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK16

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