甲烷催化燃燒的案例
催化燃燒如何選擇催化劑
催化燃燒_催化燃燒技術，催化燃燒有哪些催化劑，催化燃燒法是一種高效清潔燃燒技術，主要利用催化劑使有機廢氣在較低的溫度條件下充分燃燒。相對其他處理技術，催化燃燒具有顯著的優點：起燃溫度低能耗少，處理效率高，無二次污染等，使之成為目前前景廣闊的VOCs有機廢氣治理方法之一。高效催化燃燒催化劑是催化燃燒技術的關鍵核心，以塊狀載體作為骨架基體的催化劑稱為規整結構催化劑，也稱為整體式催化劑。由于具有特殊孔道結構，這類催化劑改善了催化反應床層上的物質傳遞，提高了催化效率，降低了壓力，減少了操作費用，在石油化工、精細化工等多相催化反應中得到越來越廣泛的應用。
RCO有機廢氣催化燃燒技術在日本、美國和西歐被廣泛地應用于VOCs的治理，工藝設備非常成熟，相關的技術標準和使用規范已經非常完善，一些大公司都有自己的企業標準，對工藝設計、催化劑的性能要求、反應器制造和工程控制措施等都有詳細的規定。不同的燃燒工藝組合，形成4種基本的燃燒工藝方式：催化燃燒（換熱），直接燃燒（換熱），回熱催化燃燒（RCO），回熱燃燒（RTO）。在此基礎上還形成了轉輪富集燃燒，陶瓷過濾器等方式。RCO有機廢氣催化燃燒技術是指在催化劑的作用下，使有機廢氣中的碳氫化合物在溫度較低的條件下迅速氧化成水和二氧化碳，達到徹底治理的目的。
一、RCO有機廢氣催化燃燒工藝原理：
催化凈化是典型的氣固相催化反應，其實質是活性氧參與的深度氧化作用。在催化凈化過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時催化劑表面具有吸附作用，使反應物分子富集于表面提高了反應速率，加快了反應的進行；借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下，發生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，同時放出大量熱能，從而達到去除廢氣中的有害物的方法。
在將廢氣進行催化凈化的過程中，廢氣經管道由風機送入熱交換器，將廢氣加熱到催化燃燒所需要的起始溫度。
展開 旋流空氣非預混甲烷燃燒
算例說明
本案例介紹了空氣與甲烷非預混燃燒模擬。
計算域：甲烷流入入口直徑3.6mm，環形空氣入口內直徑為50mm，外直徑為60mm，同向流入空氣入口外直徑為310mm，燃料入口段長度為40mm，燃燒室長度為1.5m
物質屬性：粘度1.72E-5kg/m-s，折射率為1
邊界條件：甲烷流入速度為32.7m/s，環形空氣入口軸向速度為38.2m/s，旋流速度為19.1m/s，同向流入空氣流速為20m/s
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為17160
計算設置
本次計算為穩態湍流軸對稱計算。
展開 【9月4日-9月7日 北京】Fluent燃燒及化學反應流計算理論與工程應用專題
一、給方法解決以下關鍵問題：
1、仿真分析結果主要在于經驗積累，12年以上工程應用專家帶你答疑解惑
2、有效掌握Fluent燃燒及化學反應流計算理論與工程方法+實操模型訓練
3、所有實例緊緊圍繞Fluent燃燒及化學反應流計算理論與工程為核心目標，進行實操模擬訓練
二、18個實例模型貼近工程實戰操作：
實例01：煙道氣擴散過程計算
實例02：氣體燃燒室燃燒計算
實例03：使用zimont完全預混模型模擬燃燒
實例04：煤粉燃燒模擬
實例05：同軸燃燒室部分燃燒模擬
實例06：PDF燃燒模擬
實例07：化學氣相沉積（CVD）過程仿真計算
實例08：甲烷催化燃燒模擬計算
實例09：SNCR脫硝過程模擬計算
實例10：內燃機液滴燃燒模擬
實例11：焦炭多步反應過程模擬
實例12：煤粉顆粒燃燒
實例13：霧化噴嘴噴霧過程模擬
實例14：真空輻射模擬
實例15：玻璃房采暖過程模擬
實例16：燃燒模型+輻射模型聯合模擬
實例17：用Moss-Brookes方法模擬煙灰生成模擬
實例18：氣體燃燒爐內污染物形成模擬計算
三、本質問題與差異化：
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2、關注計算結果：把仿真分析結果運用到產品中是核心理念
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展開 STAR CCM+軸對稱模型案例｜甲烷燃燒
本算例演示如何利用STAR CCM+中的EBU模型設置并求解甲烷-空氣射流燃燒過程。算例同時演示了如何在STAR CCM+中手動定義化學反應方程。
1 問題描述
算例計算的是Sandia FlameD實驗條件。下圖所示為計算區域入口截面，其包含3個流體入口：main、pilot以及coflow，分別通入甲烷-空氣、燃燒產物、空氣。
算例采用二維軸對稱模型進行計算，該二維軸對稱幾何由采用 7.2 mm 直徑噴嘴的主噴射器組成，燃燒體積比為 25% 甲烷和 75% 干燥空氣的預混氣體。
計算邊界如下圖所示。
展開 
甲烷的貧燃預混燃燒及其污染物排放機理
關鍵詞：貧燃預混燃燒，NOX生成機理，高壓工況，熱輻射，熱損失
本案例主要介紹在高壓條件下,甲烷的貧燃預混燃燒火焰和NOX生成機理。考察在高壓條件下熱輻射對于溫度和NO生成的影響。由于其結構的簡單，預混火焰燃燒已經得到了大量的研究。在模擬計算時，為了減少溫度不穩定性對反應的影響，往往會通過實驗來獲得一個固定的溫度分布描述文件。當實驗無法獲得一個可靠地溫度分布時,我們就不得不忽略熱損失或者估計一個熱損失來求解能量方程。輻射模型具有一階精度，不需要通過測量來計算輻射熱損失。本案例采用熱輻射傳遞模型來計算煙氣在火焰及其火焰后方區域輻射到環境中的熱量損失。本案例假設能夠輻射的組分只有 CO2，H20，CO和CH4。各個組分的發射率采用溫度多項式的形式表示，寫在熱力學文件中。在NOX反應機理中也包含這一部分。
主要操作步驟如下，首先建立反應器模型，如圖一所示。搭建模型后對選擇的機理進行預處理，預處理過程中會排除掉反應機理中的相關格式錯誤。
圖1 反應器模型搭建
圖2 機理預處理
反應器界面設置如圖3所示，為了研究高壓過程，因此將初始壓力設置為符合高壓的初始條件。
圖3 反應器設置
按照實驗條件設置入口邊界條件，同時按照化學計量比設置混合燃料的工況，計算結束后通過chemkin自帶的后處理程序進行作圖，結果如圖4所示，計算結果包括了溫度、氮氧化物生成情況
（a） 溫度變化
（b） NO生成曲線
（c） NOX生成曲線
通過研究含氮氧化物的機理，對碳氫燃料的燃燒研究更有實際意義，對碳氫燃料的應用具有深遠影響。
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展開 催化燃燒的結構與特點
傳統的有機廢氣凈化方法包括吸附，冷凝和直接燃燒。這些方法通常具有像二次污染，高能消耗以及易受有機廢氣濃度和溫度限制的缺點。新興的催化燃燒技術已經從實驗階段過渡到實踐階段，并逐漸應用于石油化工，印刷，材料，電線加工等行業
1催化燃燒的結構
催化燃燒是典型的氣-固相催化反應，其實質是活性氧參與深度氧化。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時富集表面上的反應物分子以提高反應速率。借助于催化劑，有機廢氣可以在較低的起燃溫度下進行無焰燃燒，并氧化分解成和，同時釋放出大量的熱能。
2催化燃燒的特點
點火溫度低，節約能與直接燃燒相比，催化燃燒具有引燃溫度低，能耗低的特點。在某些情況下，達到起燃溫度后不需要外部熱量。
適用范圍廣催化燃燒可以處理幾乎所有的烴類有機廢氣和惡臭氣體。對于有機化工，涂料，絕緣材料等行業排放的低濃度，多組分，無回收值的廢氣，吸附-催化燃燒法具有較好的處理效果。
處理效率高，無二次污染,催化燃燒法處理的有機廢氣的凈化率一般在以上，最終產物無害，因此沒有二次污染的問題。另外，由于溫度低，可以大大減少生成。
展開 口碑好的催化燃燒設備
廢氣在進入床層之前需要進行預處理，除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑等毒物。因為催化劑都有一個催化活性溫度，就是大家常說的起燃溫度。催化燃燒中必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行，因此必須設置預熱裝置。預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器預熱裝置，但對于排出的廢氣本身溫度就較高的場合，如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣，溫度可達300℃以上，則不必設置預熱裝置。預熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應開始后，可盡量以回收的反應熱來預熱廢氣。在反應熱較大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節約能源。預熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應與催化燃燒裝置保持距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。從需要預熱這一點出發，催化燃燒法適用于連續排氣的凈化，若間歇排氣，不僅每次預熱需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費，在設計和選擇時應注意這一點。催化燃燒一般采用固定床催化反應器，應便于便于裝卸催化劑和操作維修。催化燃燒為防止意外事故發生，需在主機的頂部安裝防爆裝置，為膜片泄壓防爆，避免安全事故的發生。
1.催化燃燒反應原理催化燃燒反應原理是有機廢氣在較低溫度下在催化劑的作用下被完全氧化和分解，達到凈化氣體目的。催化燃燒是典型的氣固相催化反應，其原理是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低反應的活化能，同時使反應物分子富集在催化劑表面上以提高反應速率。借助于催化劑，有機廢氣可以在較低的起燃溫度下無焰燃燒并且在釋放大量熱量，同時氧化分解成CO2和H2O。
2.什么是低溫催化劑低溫催化劑性能指標：起燃溫度≤200℃，氧化轉化效率≥95%，孔密度200-400cpsi，抗壓強度≥8MPa。
展開 催化燃燒設備包括那些?
催化燃燒設備含有預濾器、吸附床、催化燃燒床和風機等設備。催化燃燒有機廢氣處理設備：首先通過除塵阻火系統。然后進入換熱器，再送到加熱室，使氣體達到燃燒反應溫度，再通過催化床的作用，使有機廢氣分解成二氧化碳和水，再進入換熱器與低溫氣體進行熱交換，使進入的氣體溫度升高達到反應溫度。如達不到反應溫度，加熱系統科通過自控系統實現補償加熱。利用催化劑做中間體，使有機氣體在較低的溫度下，變成無害的水和二氧化碳氣體。
預處理設備：由于蜂窩活性炭吸附需要溫度，濕度，潔凈度的特定條件，因此需要針對不同特性的有機廢氣進入活性炭吸附前進行處理。含有粉塵顆粒物比較多的有機廢氣需要進行除塵過濾。溫度大于45℃的廢氣需要進行降溫，廢氣中含有大量水霧顆粒的需要進行汽水分離與過濾。
催化燃燒設備：系統運行一段時間，活性炭吸附飽和后需要對活性炭進行再生，恢復活性炭的吸附活性。有機廢氣被濃縮在活性炭內，通過低溫從活性炭層中將有機物分離后，通過催化劑的作用在300℃左右分解成水和二氧化碳，同時釋放能量，由熱交換裝置置換能量，用于維護設備自燃的能源。單個活性炭吸附床，脫附時間為2-2.5小時，設定時間活性炭吸附箱定時自動切換脫附，內部裝填的陶瓷蜂窩體貴金屬催化劑使用壽命為8000小時。整個脫附系統采用多點溫度控制，保證脫附效果的穩定。其中有機廢氣催化劑的選用是本設備的核心。
活性炭吸附床：利用活性炭多孔性的物理特性能吸附有機廢氣，吸附床的設計遵循二相吸附曲線的規律，合配置活性炭的數量，計算活性炭吸附的截面風速和滯留時間，才能達到所設計要求的吸附效率，滿足達標排放。箱體在設備運行過程中為負壓狀態，要求不漏氣。箱體在脫附過程中脫附溫度在70-100℃之間，考慮節能和安全因素一般保溫50mm。保證箱體外壁溫度不高于常溫15℃。
主排風機：排風機作為設備的主要動力，引導風按規定的流程運動。
展開 印刷廠催化燃燒設備工藝
3、催化燃燒過程：脫附下來的VOCs有機廢氣已被濃縮，其濃度是原來的幾十倍甚至幾百倍并被送入催化燃燒室進行催化燃燒，在250～350℃的高溫以及貴金屬催化劑的催化氧化作用下，VOCs有機廢氣轉化為無害的CO2和H2O排出，從而使氣體得以凈化。
催化燃燒反應是一個放熱反應，催化燃燒處理后的潔凈空氣一部分直接排到大氣，大部分熱氣被再次回收利用，主要用于活性炭的脫附再生。所以催化燃燒設備既能滿足燃燒和脫附所需熱能，又能達到節能的目的，再生后的活性炭可用于下次吸附。
催化燃燒設備是利用催化劑使有機廢氣在較低的起燃溫度下進行沒有火焰的燃燒以達到氧化分解的凈化裝置。催化燃燒設備的結構一般由阻火過濾器、換熱器、預熱室、熱電阻、催化床和防暴器組成，電控系統由PLC控制器、文本顯示器、變頻調速器、點火器、紫外線傳感器、熱電偶等電控設備，另外還有風機以及調節燃氣與空氣比例的零壓閥組成。
催化燃燒設備內部詳細結構，催化燃燒裝置要具備比較好的保溫效果。爐體外殼通常會采用鋼結構，內襯會使用保溫耐火的材料或者是雙層夾墻結構。催化劑反應器一般在設計的時候都使用的是模屜結構，這樣可以方便進行清洗以及更換催化劑。因為催化燃燒裝置的反應溫度在200—350攝氏度之間，因此催化燃燒裝置還需要有一定的防爆、安全設置。因為催化燃燒會出現放熱反應，因此不管反應進展到什么程度，都應該在盡可能高的溫度下完成，從而獲得比較高的轉化速度。催化燃燒裝置能夠適用成分比較復雜的有毒有害氣體的凈化，但是催化燃燒裝置很容易就會因為灰塵顆粒、霧滴等有害氣體導致催化床層出現堵塞，所以在處理有害氣體的時候一定要注意。
有機廢氣先通過干式過濾，將廢氣中顆粒狀污染物截留去除，然后進入吸附床進行吸附，利用蜂窩狀活性炭將有機溶劑吸附在活性炭表面，處理后的潔凈氣體經過風機、煙囪高空排放。
展開 廢氣催化燃燒的技術工作原理
催化燃燒設備工作原理，不管哪種廢氣要處理，首先要把廢氣收集起來。將廢氣收集到管道中。管道與催化燃燒裝置連接后，廢氣在末端離心風機的作用下進入裝置。設備內設有換熱器，通過換熱器的作用對廢氣進行加熱，加熱后的廢氣通過催化劑層燃燒，起到催化劑的作用，混合氣體中的碳氫分子和氧分子分別吸附在催化劑表面，通過催化劑床層活化。由于表面吸附降低了反應的活化能，碳氫化合物和氧分子在較低的溫度下迅速氧化，轉化為無害的二氧化碳
催化燃燒設備采用典型的氣固催化反應，其本質是活性氧的深度氧化。在催化凈化過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時催化劑的表面具有吸附作用，使反應物分子在表面富集，提高反應速度，加快反應過程；有機廢氣在催化劑的作用下在低溫著火條件下進行無焰燃燒，并將其氧化分解為CO2和H2O，同時釋放大量熱能，實現廢氣中有害物質的去除。
廢氣燃燒溫度一般在260-300℃之間。燃燒后，廢氣再次進入熱交換器。經換熱器冷卻后，凈化后的廢氣經離心風機和15米煙囪排入大氣。
廢氣經阻火器過濾后，通過主進閥、旁通閥的同步反向切換調節進入熱交換器，熱交換器的熱氣升高一定溫度后進入預熱室、經過預熱室的加熱使廢氣升溫到催化起燃溫度（250度）然后進入催化反應床，在催化劑的活性作用下，有機廢氣進行氧化反應生成無害的水和二氧化碳，并放出一定的熱量。反應后的高溫氣體再次進入熱交換器，經換熱后，以較低的溫度經引風機排入大氣。催化燃燒是借助催化劑在低溫下（200－400度）實現對有機物的完全氧化，因此，操作簡單、凈化效率高，在有機廢氣特別是回收價值大的有機廢氣凈化等領域應用廣泛。其工藝單元組成：廢氣預處理——預熱裝置——催化燃燒裝置
催化燃燒與催化燃燒一體化環保單元的工作原理主要包括吸附氣法、分析氣法和催化燃燒法三部分。
(1)吸附氣法利用活性炭的物理特性吸附VOC有機廢氣。
展開 廢氣催化燃燒的技術工作原理
催化燃燒在生活中并不是特別常見但是他在處理廢氣和凈化環境則一方面有很大的優點和用處，下面就由小編給大家介紹一下催化燃燒的原理。
一.催化燃燒是借助催化劑在低溫下(200～400℃)下，實現對有機物的完全氧化，因此，能耗少，操作簡便，安全，凈化效率高，在有機廢氣特別是回收價值不大的有機廢氣凈化方面，比如化工，噴漆、絕緣材料、漆包線、涂料生產等行業應用較廣，已有不少定型設備可供選用。
催化燃燒在廢氣處理方面，作用就是吸附、脫附以及催化燃燒。在催化劑的作用下，它能夠使有機廢氣在一個氣溫比較低的條件下進行燃燒，產生一種無焰燃燒的現象。
二.催化劑的老化主要是由于熱穩定性與機械穩定性決定的，例如低熔點活性組分的流失或升華，會大大降低催化劑的活性。催化劑的工作溫度對催化劑的老化影響很大，溫度選擇和控制不好，會使催化劑半熔或燒結，從而導致催化劑表面積的下降而降低活性。另外，內部雜質向表面的遷移，冷熱應力交替所造成的機械性粉末被氣流帶走。所有這些，都會加速催化劑的老化，而其中主要的是溫度的影響，工作溫度越高，老化速度越快。因此，在催化劑的活性溫度范圍內選擇合適的反應溫度將有助于延長催化劑的壽命。但是，過低的反應溫度也是不可取的，會降低反應速率
三.有機廢氣是日常工業生產過程當中常見的污染物，比如輕化工、石油、塑料制品以及涂料生產等。這些污染物含有大量的有害物質，直接排放到環境當中會造成嚴重的污染，進而會危害到人體健康。
所以隨著技術的發展，催化染料應運而生，在處理工業廢氣和污染物方面起到了良好的效果，不但節能環保，同時也能降低處理經費，是很多工廠處理廢氣的不二之選。
展開 
廢氣處理催化燃燒的機理原理
同時它還具有降低活化能和吸附的作用，使其燃燒反應集中在物體表面，提高反應效率，加速反應進程。
催化燃燒在廢氣處理方面，作用就是吸附、脫附以及催化燃燒。在催化劑的作用下，它能夠使有機廢氣在一個氣溫比較低的條件下進行燃燒，產生一種無焰燃燒的現象。
在氧化過后分解成為二氧化碳和水，同時會釋放出大量的熱能，在進行廢棄處理的過程當中，是可以有效利用這些熱量的。
有機廢氣是日常工業生產過程當中常見的污染物，比如輕化工、石油、塑料制品以及涂料生產等。這些污染物含有大量的有害物質，直接排放到環境當中會造成嚴重的污染，進而會危害到人體健康。
所以隨著技術的發展，催化染料應運而生，在處理工業廢氣和污染物方面起到了良好的效果，不但節能環保，同時也能降低處理經費，是很多工廠處理廢氣的不二之選。
展開 催化燃燒設備都適用于哪些工廠
催化燃燒設備適用于哪種行業，有機廢氣催化燃燒裝置主要用于涂裝、印刷、機電、家電、制鞋、塑料及各種化工車間里揮發或泄漏出的有害有機廢氣的凈化及臭味的，適用于較低濃度燃燒或催化燃燒和吸附回收處理的有機廢氣，尤其對大風量的處理場合，均可獲得滿意的經濟效益和社會效益。RCO催化燃燒裝置應用于油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品行業和鑄造等行業有機廢氣處理，目前漆包線烘干廢氣、涂布烘干有機廢氣、油墨廢氣應用最為廣泛。
催化燃燒適用于哪些工廠
催化燃燒設備適用于哪種行業，有機廢氣催化燃燒裝置主要用于涂裝、印刷、機電、家電、制鞋、塑料及各種化工車間里揮發或泄漏出的有害有機廢氣的凈化及臭味的，適用于較低濃度燃燒或催化燃燒和吸附回收處理的有機廢氣，尤其對大風量的處理場合，均可獲得滿意的經濟效益和社會效益。RCO催化燃燒裝置應用于油漆、橡膠加工、塑料加工、樹脂加工、皮革加工、食品行業和鑄造等行業有機廢氣處理，目前漆包線烘干廢氣、涂布烘干有機廢氣、油墨廢氣應用最為廣泛。
催化燃燒廢氣處理設備的工作原理
一、催化燃燒廢氣處理設備：
催化燃燒適用于含有可燃氣體、蒸氣等有毒有害氣體的凈化，但對于含有大量塵粒、霧滴等有毒有害氣體，容易引起催化床層的堵塞，使催化活性下降，從而降低凈化效率。催化燃燒凈化，幾乎適用于所有排放烴類或有臭味化合物的工業生產過程可用于有機溶劑的凈化處理（苯、醇、酮、醛、酯、酚、醚、烷等混合有機廢氣）。適用于電線、電纜、漆包線、機械、電機、化工、儀表、汽車、自行車、摩托車、發動機、磁帶、塑料、家用電器等行業的有機廢氣凈化。各種烘道、印鐵制罐、表面噴涂、印刷油墨、電機絕緣處理、皮鞋粘膠等烘干流水線，凈化各工序產生的有機廢氣。
二、催化燃燒廢氣處理設備原理：
本凈化裝置是根據吸附 和催化燃燒（節能）兩個基本原理設計的，即吸附濃縮－催化燃燒法。
含有機物的廢氣經風機的作用，經活性炭吸附層，有機物質被活性炭的作用力吸附在其內部，潔凈氣體被排出；經一段時間后，活性炭達到飽和狀態時，停止吸附，此時有機物已經被濃縮在活性炭內。
催化凈化裝置內設加熱室，啟動加熱裝置，進入內部循環，當熱氣源達到有機物的沸點時，有機物從活性炭內揮發出來，進入催化室進行催化分解成水和二氧化碳，同時釋放出能量。利用釋放出的能量再進入吸附床脫附時，此時加熱裝置完全停止工作，有機廢氣在催化燃燒室內維持自燃，尾氣再生，循環進行，直到有機物完全從活性炭內部分離，至催化室分解。活性炭得到了再生，有機物得到分解處理。
三、催化燃燒廢氣處理設備技術性能及特點：
催化燃燒廢氣處理該設備設計原理，用材，，操作簡單 無二次污染。設備占地面積小、重量輕。吸附床采用堆放式結構，裝填方便，更換容易。
吸附有機物廢氣的活性炭床，可用催化燃燒處理廢氣產生的熱量進行脫附再生，脫附后的氣體再送催化燃燒室凈化，不需要外加能量，運行費用低，節能。
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