Каталитическое горение

Каталитическое горение топливно-воздушной смеси – это беспламенное горение углеводородного топлива, его глубокое окисление до СО₂ и Н₂О в присутствии катализаторов. Обычно для этой цели используют гетерогенные катализаторы, устойчивые при высокой температуре.

Катализаторы – вещества, изменяющие скорость химической реакции и не входящие в ее стехиометрическое уравнение.

В процессах сжигания топлива наиболее часто используют 2 группы катализаторов:

1) металлы, в качестве которых применяют Pt и Pd;

2) оксиды металлов - Cr₂O₃, Fe₂O₃, CuO.

В присутствии катализаторов первой группы процесс горения проводят при температуре 150 – 250°С, на катализаторах второй группы – при температуре 300-500°С.

Преимущества каталитического беспламенного горения – сравнительно низкие температуры и практически количественное (полное) сжигание топлива без избытка воздуха в топливно-воздушной смеси.

В качестве недостатков следует отметить достаточно высокую стоимость катализаторов на основе металлов платиновой группы, а также необходимость тщательной подготовки топлива, включая предварительную очистку топлива от соединений, снижающих эффективность каталитических нагревателей.

На рис. 6.3 приведена схема каталитического нагревателя, работающего на газе. Газ из баллона поступает через редуктор в камеру каталитического нагревателя. Сгорание газа происходит без пламени в слое катализатора на воздухе. Температура каталитического горения определяется типом катализатора и теплотворной способностью газообразного топлива и обычно составляет около 400°С. Производительность по теплу (тепловая нагрузка) такого нагревателя определяется конструкционными особенностями и составляет, как правило, (12–15)·10³ кДж/ч.

Рис. 6.3 Схема каталитического нагревателя

1- баллон с газом, 2-редуктор, 3-каталитический нагреватель, 4-катализатор

Каталитические газовые нагреватели предназначены для обогрева фонтанной, регулирующей и запорной арматуры газовых промыслов, приборов автоматики и КИП (контрольно-измерительных приборов).

Широкое распространение каталитические нагреватели на жидком органическом топливе получили в качестве индивидуальных безопасных карманных печек для нефтяников, газовиков, геологов, разработчиков, буровиков.