催化燃烧产品技术手册
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催化燃烧产品技术手册
1．什么是催化燃烧？
催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，并以红外辐射方式释放出能量；在反应完全进行的同时，通过催化剂的选择性来有效地抑制生成有毒有害物质的副反应发生，基本上不产生或很少产生NOx、CO和HC等污染物。
催化燃烧分为低温催化燃烧(＜600℃)、中温催化燃烧(600-1000℃)和高温催化燃烧(＞1000℃)。
低温催化燃烧：废气净化、低温干燥。
中温催化燃烧：家用燃气具、室内室外供热取暖。
高温催化燃烧：飞机发动机、天然气发电、工业锅炉、高温炉窑。
2．什么是稀土催化燃烧器？
稀土催化燃烧器是采用自主开发稀土催化燃烧技术的燃气燃烧器，可实现天然气、液化石油气、人工煤气、油田气等各种燃气的催化燃烧，具有高效节能和环境友好的双重优点。稀土催化燃烧器可广泛应用于家用燃气灶、燃气热水器、燃气锅炉、燃气取暖器、燃气干燥机和各种工业燃气燃烧设备。
3．稀土催化燃烧技术及稀土催化燃烧器的技术背景？
①．稀土催化燃烧技术的研究属科技部973计划项目。
②．稀土催化燃烧器的研究开发被列为国家重点技术创新计划项目，国家拨款150万元。
③．技术依托于四川大学催化材料研究所、四川大学化学一级学科博士后流动站、四川大学国家技术转移中心、川化集团有限责任公司国家认定企业技术中心和川化集团有限责任公司博士后科研工作站。
4．稀土催化燃烧器的核心技术？
①．高效节能技术、低CO控制技术、低NOx控制技术、低噪声控制技术。
②．高性能储氧材料、高温高比表面材料、整体式燃烧催化剂等几大国际领先的专利技术。
③．与我们的燃烧催化剂相匹配的特殊陶瓷载体和催化剂涂敷技术。
④. 整体式燃烧催化剂——低廉的价格和“贵族技术”的民用化：不仅具有与贵金属燃烧催化剂同等优良的低温活性，还表现出比贵金属燃烧催化剂更加优良的抗毒、抗水、抗结碳、抗高温烧结等性能。
5．高效节能技术？
①．高活性的整体式燃烧催化剂改变了燃烧反应的能量释放方式，燃烧能量完全以红外辐射方式释放，从而避免了由可见光造成的能量损失，使燃气燃烧的能量得到最充分和最有效的利用。
②．通过降低维持燃烧反应所需要的反应温度，节省燃烧反应本身对燃料燃烧能量的消耗。
③. 与传统火焰燃烧比较，催化燃烧技术可节能20％以上。
6．低CO控制技术？
①．高性能稀土储氧材料的储氧能力达到700umol/g，此性能优于法国罗迪亚公司的储氧材料产品，具有国际领先水平。
②．储氧材料具有在富氧条件下储存氧而在贫氧条件下释放氧的双效功能，其应用于稀土催化燃烧器能为燃烧反应提供充分的表面吸附氧以确保燃烧反应完全，从而使HC和CO
烧技术。所以催化燃烧是将燃料燃烧能量得到最充分和最有效利用的最佳燃烧方式。
③. 催化燃烧是无焰燃烧，但无焰燃烧不一定是催化燃烧。
7．与市面上的燃气具和红外线辐射产品相比，我们的产品性能如何？
①．大气式燃气灶和家用燃气热水器都采用金属燃烧器，金属燃烧器在高温条件下使用一段时间后会被氧化和结碳，从而大大影响燃气燃烧状况，其热效率必然降低，烟气中的CO、HC、NOx浓度也将大幅度上升。所以，家用燃气热水器在使用一段时间后，使用稍有不慎容易致人死亡。
②. 市面上大多数红外线辐射产品仅仅是简单使用一块普通的多孔陶瓷板或金属网，有的也会在板面上涂敷一些黑色的无机材料以迷惑普通消费者，并掩盖其产品因长时间燃烧会带来的结碳问题。燃烧结碳不仅会导致燃烧孔的堵塞，也会严重影响燃气燃烧状况。因此当其使用一段时间后，一是会出现明显的火焰，二是其烟气排放和热效率等性能也必然会大大降低。
③. 采用催化燃烧技术的稀土催化燃烧器却具有永久的抗结碳性能。
8．催化燃烧为什么不会出现结碳现象?
①. 燃烧结碳可分为热力学结碳和动力学结碳。
②. 造成结碳的主要化学反应及条件：
CH4→2H2 + C -19.7千卡(较高温度条件下，CH4裂解)
2CO→CO2 + C +41.2千卡(燃烧不完全时)
CO+H2→H2O + C +29.3千卡(燃烧不完全时)
③. 大气式燃烧器主要因金属被氧化造成燃烧不完全而容易结碳和黑锅；市面上现有红外线燃烧器主要因为其表面燃烧温度较高而容易结碳。
④. 催化燃烧拥有的抗结碳技术：控制燃烧反应的反应温度；提高燃烧催化剂的催化活性及稳定性；发挥稀土元素的抗碳特性；高性能储氧材料具有在富氧条件下储存氧而贫氧条件下释放氧的特殊功能，确保燃烧反应完全。
9．稀土催化燃烧器使用的多孔陶瓷板在使用过程中是否会爆裂？其寿命如何？
①．我们选择的与燃烧催化剂相互适应的特殊陶瓷载体材料是世上所知热膨胀性最小的材料之一（热膨胀系数为10-6），因此载体材料本身就具有良好的抗热震性能（20℃到1100℃急冷急热实验30次都不会爆裂）。
②．燃烧催化剂的长期活性保证：采用具有国际领先水平的高温高比表面材料、高性能稀土储氧材料及多功能复合催化活性组分，保证燃烧催化剂具有优良的中低温活性、抗中毒、抗烧结和抗结碳性能。
③. 产品核心技术之一的催化剂涂层涂敷技术和根据催化剂不同化学组分要求而经过特殊加工处理的多孔陶瓷载体材料，确保催化剂涂层不会从载体材料上脱落。
④．燃烧催化剂经500小时的高温、高空速、水蒸汽老化寿命考核表明：其不仅具有与贵金属燃烧催化剂同等优良的低温催化活性，而且还表现出更加良好的抗结碳、抗高温、抗水蒸汽和抗脱附性能，其脱落率为0。
⑤．第一台采用稀土催化燃烧器的催化燃气灶自2000年10月投入家庭使用，2004年4月经再次检测，其热效率为67.3％，CO为60ppm，HC为0ppm，NOx为4ppm，并且催化剂表面无任何结碳现象，可见旧催化燃气灶的检测结果与新装催化燃气灶的性能完全相同。实践证明：燃烧催化剂具有良好的稳定性，稀土催化燃烧器具有长期的寿命。
10．稀土催化燃烧器的产品性价比如何？
①. 稀土催化燃烧器具有很高的热转换能力，实际使用中它可将燃气绝大部分能量转变成红外线热能有效地释放出来。
②. 稀土催化燃烧器具有优良的环保性能，可确保燃气燃烧烟气中的CO、NOx、HC 等有毒有害气体含量被减至最低。
③. 稀土催化燃烧器的高效节能性能和环保性能符合社会发展潮流，对提升整个燃气行业的技术水平、提高国内燃气设备制造企业的国际竟争力和培育产品出口企业具有极其重要
的作用，谁先采用此产品谁就占据技术和市场先机。
④.稀土催化燃烧器的应用不会导致燃气设备制造企业产品生产成本的大幅度增加。
⑤．稀土催化燃烧器的应用可以为燃气设备制造企业推出一个具有高技术含量的全新产品，可以为燃气设备制造企业创造直接的经济效益和品牌效益。
⑥．稀土催化燃烧器的应用还可直接让燃气设备使用者受益。以催化燃气灶为例：按热效率67％计算，与国家现行标准热效率55％比较可节能21.8％，每台燃气灶年节省气费65.4元（按年用气300m3、1元/ m3计算），同时将大大改善环境空气质量。
11．本产品适用于什么气源？天然气催化燃烧燃气设备能否直接使用人工煤气或液化石油气？
①. 我们的稀土催化燃烧器完全适用于天然气、液化石油气和人工煤气等各种介质的燃气气源。因为天然气是单碳链而被科学界公认为是最难实现催化燃烧的燃气气种，连日本也仅仅是实现了液化石油气催化燃烧的市场应用。所以其它类燃气属多碳链而比天然气更容易氧化燃烧。
②. 天然气催化燃烧燃气设备不能直接使用人工煤气或液化石油气，必须要改进燃气喷咀、空气引射器和调整与之相适应的燃烧催化剂。
12．催化燃烧燃气设备在使用中会不会堵火孔？
①. 因催化燃烧具有长期的抗结碳性能，所以不会导致燃烧孔的堵塞。
②. 在通常情况下，如催化燃气灶在烹饪中偶尔有一些有机杂物会掉在燃烧盘面上，但有机杂物会很快燃烧而变成疏松的粉末，一般也不会堵塞孔眼。如果确有个别孔眼堵塞现象，可按下面方法予以清理：用棕、尼龙等较软的毛刷清扫表面；严重时可将燃烧器取下，从引射器进风口处抖落粉末。而其它催化燃烧燃气设备则不会出现任何堵火孔现象。
13．采用催化燃烧技术的燃气设备燃烧稳定性如何？
①．催化燃烧是真正意义上的无焰燃烧，具有很强的抗风能力。
②．催化燃烧通过降低燃烧反应所需要的起燃温度，确保燃烧反应极其容易进行。
③．通过调整适当的空燃比和严格控制燃烧催化剂的涂履量即可确保不产生黄焰、脱火、回火和明火等燃烧不稳定现象。
14．采用稀土催化燃烧器的燃气设备抗回火试验结果如何？
在热负荷为3kw的催化燃气灶(发热量15kcal/cm2.h)炉架上放置厚度为12mm，Φ28mm的铁板，通过加热50小时抗回火试验表明无回火，所以稀土催化燃烧器具有良好的抗回火性能。
15．采用稀土催化燃烧器的燃气设备，热负荷做多大合适？
①．催化燃气灶热负荷可达 3.5kw以上，但我们推荐双气路燃烧器热负荷不宜大于
2.5kw，单气路不宜大于3kw。2.5kw双气路已经完全能够满足普通家庭的任何烹饪需求，而单气路3kw的实际效果也已经大大优于一些厂家宣传的“猛火”概念。否则就不能充分体现催化燃烧技术的节能效果。
②．其它催化燃烧燃气设备的热负荷也可在原火焰燃烧方式的基础上降低15-20％，以充分体现催化燃烧技术的节能性。
③．按照国外通行的节能做法就是限制热输入即限制过大的热负荷，但这只有在燃气设备的燃烧热效率提高到一定水平上才能降低其热负荷(即确保使用时的有效热负荷)，从而达到节约能源，否则将不能满足用户的正常使用要求。科学界公认只有催化燃烧技术才可能将热效率提高到极限值。
④．正如中国城市燃气学会理事、美国土木会会员、中国城市燃气协会科学技术委员会委员金志刚教授在作题为“我国燃气具的发展道路”报告中也反复强调：燃气灶的热负荷不宜超过2.5kw，否则过大的热负荷一是会造成能源的无谓浪费，二是燃烧不完全也会导致环保问题。而其它工业用燃气设备更是如此。
16．对催化燃烧燃气设备设计时有何特别要求？
催化燃烧燃气设备设计时只需保证提供足够的一次空气，并通过混合器完全预混，因为这是无焰燃烧和催化燃烧的最基本前提条件。与此同时，本公司强大的技术工程师队伍会随时配合用户解决产品型式设计中的各种技术问题。
17．催化燃烧技术能够给客户和消费者带来什么效益？
①．客户在现有产品生产工艺上无须做大的技改投入。
②．采用我们的燃烧技术，所带来的单台燃气设备更高的技术附加值要远大于其生产成本的增加。
③．在燃气设备制造行业普遍竞争激烈的形势下，可为企业创造新的产品、技术亮点。
④．环保型、节能型是工业及民用产品和社会发展的趋势。
⑤．以2008年北京奥运会为契机，可在北京率先推出节能环保型燃气设备，并以此辐射全国市场。
⑥. 催化燃烧技术应用于燃气设备和抽油烟机给用户带来的直接利益则是用气量的大幅度减少、更加洁净的环境空气质量和真正彻底消除厨房的三大杀手：CO、NOx、油烟。
18．稀土催化燃烧器可否用于嵌入式燃气灶？
可以。但应在空气的供给方式上应作适当改进，以达到最佳效果。
19．对现有燃气灶的结构改造有何特殊要求？
台式灶结构基本无需改动，但嵌入式最好采用上进风结构。
20．国外催化燃烧技术在家用燃气具上的应用情况如何？
①. 日本已实现了液化石油气的催化燃烧市场应用。
②. 加拿大也推出了采用贵金属燃烧催化剂的催化燃烧炉，其售价高达3万元人民币。
③. 法国已经在中国申请了采用贵金属燃烧催化剂的催化燃烧灶，其催化剂为铂或铂盐。
④. 目前国外研究得最多，且在部分领域中（如有机废气治理、飞机发动机、石油液化气燃烧等）用于催化燃烧的催化剂主要为铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等贵金属燃烧催化剂。
21．贵金属燃烧催化剂的优缺点？
贵金属燃烧催化剂的优点是初期活性一般较好，生产相对容易。其缺点是耐热性能差，因贵金属燃烧催化剂在高温下很容易烧结而失去活性，而且其成本很高，中间客户和最终用户都难以承受，因此大大限制了它的民用化使用。
四川天健催化燃烧有限公司
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