VOCs廢（fèi）氣處理催化（huà）燃燒的實質（zhì）及催（cuī）化劑要求，催化燃燒是典型的氣—固相催化反應，它借助（zhù）催化劑降低了反（fǎn）應的活化能，使其在（zài）較低的起燃溫度200～ 300℃下進行無焰（yàn）燃燒，有機物質氧化發生在固（gù）體催化劑（jì）表麵，同時產生（shēng）CO2和H2O，並放出大量的熱量，因（yīn）其氧（yǎng）化（huà）反應溫度低，所以大大地抑製了空氣中的（de）N2形成高（gāo）溫NOx。而且由於催化劑有選擇性催化作用，有可能限（xiàn）製燃（rán）料中含氮化合物(RNH)的氧化過程（chéng），使其多數形成分子氮(N2)。

　　與傳（chuán）統的火焰燃燒相（xiàng）比,催化燃燒有著很大的優勢:

　　(1)起（qǐ）燃溫度低（dī），能（néng）耗少，燃（rán）燒易達穩定，甚至到起燃溫度後無需外界傳熱就能完成氧化（huà）反應。

　　(2)淨化效率（lǜ）高，汙染物(如NOx及不完全燃燒產物等)的排放水平較低。

　　(3)適應氧濃度範圍大，噪音小，無二次汙染，且燃燒緩和，運轉費用低，操作（zuò）管理也很方便。 [1]

　　催化（huà）劑的類型（xíng）及性能要求

　　目前國內外主要研究（jiū）的催化劑（jì）基（jī）本上有兩大類:一類為貴金屬催化劑，這類催化（huà）劑（jì）的活性和穩定性好，技（jì）術（shù）較為成熟，但由於貴金屬價格高，資源短缺，所以（yǐ），未能（néng）將其產業化;另一類為非金屬催化劑，主要集中在過渡金屬氧化物催化劑（jì）、複氧化物催化劑(鈣鈦型複氧化物和尖（jiān）晶石（shí）型複氧化物)的研究（jiū）方麵。目（mù）前，尋找來源豐富、價格低廉、性能相當的非貴金屬催化劑，以替代傳統的貴金屬催化劑用於催化燃燒過程已成為了（le）研究的一個重要方向。

　　催化燃燒對催化劑的基本要求是:既能抑製燒結、保持活性物質（zhì）具有較大的比表麵積及良好的熱穩定性，又要具有一定（dìng）的（de）活性，可起到催化劑活性組分或助催化劑的作用。這在某種程度上是互相矛盾的，因為研（yán）究已經證明氧化物的活性和熱穩定性成反（fǎn）比。同時，需有（yǒu）高的機（jī）械強度以（yǐ）及對燃料中（zhōng）所含毒素有高的耐腐蝕性（xìng）。 [2]

　　催化燃燒技術應用

　　製作催（cuī）化燃燒式氣（qì）體傳感器

　　催化燃燒（shāo）氣體（tǐ）傳感器是一種用於檢測因催化劑接觸燃燒作用而產（chǎn）生（shēng）的燃燒熱的一種氣（qì）體傳（chuán）感器。當可燃氣體一旦與預先（xiān）加（jiā）熱了的傳感（gǎn）器相接（jiē）觸（chù），在傳感器表麵就發生了催化燃燒現象，使傳感（gǎn）器溫度上升，這種溫度變化可通過白金（jīn）線圈的電阻變化進行檢測（cè）。該設備可用（yòng）於監測工業燃燒爐的燃燒及控製情況，檢測汽車尾氣中未（wèi）完全燃燒物的含量（liàng），用於環境監測及可燃氣體泄漏報警，礦井、車船、倉庫等可（kě）燃氣體危（wēi）險（xiǎn）品的檢測（cè）以（yǐ）及用於催化動（dòng）力學的研究等方麵。 [2]

　　水（shuǐ）泥生產中的應用

　　在水泥工業中，水泥熟料的煆燒是通過煤的燃燒來實現的，煤的燃燒狀況直接影響到水泥熟料的（de）燃燒效果。煤在催化劑作用下，加速氧化物放氧，使（shǐ）煤炭迅速燃燒，提高燃燒（shāo）的強度。給水泥煆（duàn）燒提供了足夠熱能，同（tóng）時也提高了水泥煆燒熱動力，加（jiā）速（sù）熱傳遞，促進質點、固相、氣相、液相反應，提高了物質擴散速度和相間反應速度。目前已有研究表明，“CHCT”催化劑在水泥熟料煆燒過程中通過對煤炭的催化燃燒可有效促進固相反應、液相反應以及熟料急冷。另有實驗表（biǎo）明，MnO2的催化效（xiào）果也較好,其最佳添加量為8%～ 16%，且對水泥熟料的性能不會產生影響。 [2]

　　家用天然氣催化燃燒熱水器（qì）

　　將催化燃燒技術應用（yòng）於家用熱水器已基本研製成功。其催化劑是以Fe2O3、Co3O4、MnO2為活性（xìng）組分，Al2O3為載體，催化劑被製成漿液，塗覆在適用於家用熱水器燃燒室（shì）大小的整體式堇青石蜂窩陶瓷上。實驗測試表明，在熱交換器沒有充分吸熱的情況下（xià），其（qí）熱效率（lǜ）已達83.5%，超過了國家標準(η≥80%);另外，NOx的排放量的體（tǐ）積分數僅為24×10- 6，低於國家標準(< 80× 10- 6),CO含量為0.02%，達到國家標準(0.02%)。 [2]

　　燃氣催化燃燒灶

　　山東萊州市東升燃具廠（chǎng）已成功研製出屬於（yú）我國的燃（rán）氣催化燃燒灶。該燃燒灶改（gǎi）變了普通灶具的結構，使空氣與燃氣充分、均勻（yún）混合，加快（kuài）了燃燒速（sù）度。其優勢體現為（wéi）:一是（shì）高效節能，節能45%～ 55%以上，即一罐液化氣可頂原來的兩罐來（lái）燒;二是節時，使用（yòng）時灶麵溫度高達999～ 1200℃ ，比普通（tōng）爐具節（jiē）時45%～ 55%以上;三是衛生，因其燃燒充分，爐灶底不會出現黑色，並解除了廚房的膠狀物；四（sì）是（shì）CO排放量（liàng）低，僅為0.006%，低於國際（jì）標準（zhǔn）90%。 [2]

　　催化燃燒應用在（zài）燃氣輪機發電領域

　　美（měi）國在20世紀末最後10年裏，天然氣（qì）電廠（chǎng）以每年6000MW裝機（jī）容（róng）量的速率逐年遞增。隨著“西氣東輸”世紀工程的啟動，我國天然氣發電領域也逐漸與世界接軌，因此對該領域中存在的應用技術問題（tí）的探索已是刻不容緩（huǎn）。天然氣燃燒中（zhōng）的環境問題是由於（yú）天然氣的熱值（zhí）較高，使得燃燒室溫度高達1800℃ ，助燃空氣中的N2發生高溫氧化，造成NOx汙染。它以催化燃燒代替傳（chuán）統的火焰燃燒方式,燃燒室溫度被降至1500℃以下,能夠有效地抑製熱效應NOx生成反應的發生。工（gōng）業領域對（duì）催化燃燒技（jì）術（shù）的興趣還在於（yú）,催化劑能（néng）夠穩定貧燃火焰,進行高空燃（rán）比燃燒,增大了燃料的利用率;另外，催化劑促（cù）進的無焰燃燒,產生的熱流溫度適中，無須冷卻空氣進行稀釋,可直接驅動燃氣輪機,從而提高熱效。因（yīn）此，催化燃（rán）燒應用於燃（rán）氣輪機發電不僅能夠降低對環（huán）境的破壞，還大大提高了燃氣輪機（jī）的效（xiào）率。 [1]

　　催化燃燒應用在汽車尾氣淨化領域

　　汽車尾氣（qì）催化淨化劑其應用原理是在汽（qì）車排氣管尾部安裝催化轉化器（qì），CO、HC和NOx借（jiè）助燃燒（shāo）催化劑的作（zuò）用,發生氧化還原反應而轉化為無毒的CO2、H2O和N2。所用催化劑為通常所說的三效催化劑,既有把NOx還原的功能,同時又有把CO和烴類氧化的功能。在大量過剩氧氣的存在下，具（jù）備原位NOx還原能（néng）力（lì）催化劑的發（fā）展，是（shì）對於下一代燃油經濟型發動機（jī）的最大挑戰。如果這一點能夠順利實現,商業化（huà）的發動機可以節約燃油25%以上（shàng）。汽車製造商開發的部分雜合貧燃發動機,是將（jiāng）在貧油狀態下產生的NOx儲（chǔ）存在內置於TWC中的一種堿土金屬氧化（huà）物(如BaO)中,周期地快速強化空氣—燃油（yóu）比，將儲存的NOx在TWC上還原。其基本要求為必須使用含硫量低（dī）的燃油,以防止SOx吸附於催化劑（jì）上而導致催（cuī）化（huà）劑（jì）的活性中心中毒。隨著新（xīn）材料的應用,以及低硫含量(<50μg/g)汽油的推廣生產，這種技術在21世紀具有強大（dà）的市場前景。 [1]

　　催化（huà）燃燒應用在處理（lǐ）有機廢氣（qì）領域

　　石油化工、油漆、電鍍、印（yìn）刷、塗料、輪胎製造等工業的生產過程中都涉及到有機揮（huī）發化合（hé）物的使用和排放。有害的有機（jī）揮發物通常是（shì）烴類化合（hé）物、含氧有機（jī）化合物、含氯、硫、磷及鹵素（sù）有（yǒu）機化合物，這些揮發性有機物如不經（jīng）處理直接（jiē）排入大氣會造成嚴重的環境汙染。傳統（tǒng）的有機（jī）廢氣淨化處（chù）理方（fāng）法(如吸附法、冷凝法、直接燃燒法等)均存在缺陷,如易造成（chéng）二次汙染等（děng）。為了克服傳統有機廢氣處理方法的缺陷,人們（men）采用催化燃燒方法來對有機廢氣進行淨化處（chù）理。

　　催化燃燒方法是一種實用簡便的有機廢氣淨化處理技術，該技術是將有機物分子（zǐ）在催化劑表麵（miàn）作用發生深度氧化轉化為無害的二氧化（huà）碳和（hé）水的方法,又稱為催化完全（quán）氧化或催化深度氧化方法（fǎ）。一種發明（míng）為工業苯廢氣的催化燃燒技術，應用的是低成本的非貴金屬催化劑，催化劑基本由（yóu）CuO、MnO2、銅錳尖晶石、ZrO2、CeO2、鋯、鈰固溶體構成，可大大降低催化燃燒的反應溫（wēn）度，提高催化活性，還可以大幅度延長催化劑壽命。一種發明為催化燃燒（shāo）催化劑（jì），用於有機廢氣（qì）淨化（huà）處（chù）理的催化燃燒催化劑，由塊狀的蜂窩陶瓷載體骨架與塗覆其上的塗層以及貴（guì）金屬活性組（zǔ）分組成。該催化（huà）劑的塗層由Al2O3、SiO2和一種或幾種堿土金屬（shǔ）氧化物共同形成的複合氧化物組成（chéng），因而具有良好的耐高溫性能，貴金屬（shǔ）活性組分以浸漬法擔（dān）載，其有效利用率高。 [1]

　　催化燃燒在加（jiā）熱爐爐管燒焦上的應用

　　石油化工中的結焦不僅會使（shǐ）爐管（guǎn）傳熱係數降低、造成局部過熱現象、縮短爐管壽命，而且會降低裝置處理量，嚴重製（zhì）約裝置（zhì）的正常（cháng）運轉，因（yīn）此需要定期燒焦。計算機控製下（xià）蒸汽—空氣在線燒焦是目前國內采用的較為先進（jìn）的技術（shù），但其存在的較大問題是燒焦時間過長（zhǎng）。如果在石油化工裝置燒焦過程中，加（jiā）入一（yī）種燒（shāo）焦助燃劑，就可以（yǐ）通過降低燒焦反應的活化能，大幅度提高燒焦反應（yīng）速（sù）度，就能夠在（zài）較低的溫度下，達到縮短燒焦時間的目的。這一技術的研究有了一些（xiē）突破性的進（jìn）展。

　　克羅地亞的INOSd.O.O(Zagreb,Croatia)開發了一（yī）種適用於烴油加熱爐爐管的催化燒焦方法。可用來（lái）取代（dài）傳統的使用蒸汽+空氣的爐管燒焦方（fāng）法（fǎ）。新方法是在蒸汽中混入（rù）催化劑，使燒焦反應熱大大減少,故其燒焦速度比傳統熱燒焦方法快3倍。由於燒焦時間大大縮短，也（yě）即減少了停工時間，因而提高（gāo）了爐子開工率（lǜ）。所用催化劑是一種（zhǒng）不含重金屬的無（wú）毒化合物，以水溶液形（xíng）式被注入通入（rù）爐管的蒸汽（qì）流中，爐溫可由燃燒器控製穩定。因燒焦速度快，又不存在（zài）超溫過熱的危（wēi）險，所以使爐管的燒焦操（cāo）作很容易控製。 [1]

　　催化燃燒在重質燃油燃燒中的應用

　　重質燃料由於含瀝青質、膠質、大分（fèn）子磷質較多,因而流動性差、粘稠,造（zào）成使用時油壓高，燃燒不充分。燃燒效率低，汙染環境，同時油中還含有一定量（liàng）的硫、釩化合物，對窯爐、機件的腐蝕也較嚴重。為了節（jiē）約能源,更好更廣泛地使用重質燃油,由浙江省（shěng）湖（hú）州埭溪化工廠、湖州市節能（néng）中心及紹（shào）興瓷廠等單位協作研製成功了W型重質燃油助燃劑,取得了良好效果[12]。助燃劑是一種高度濃縮　的燃燒（shāo）促進劑,在燃燒過程中起催化（huà）作用。在燃燒區與碳元素（sù）作用,以防止遊離碳（tàn）的生成。同時它（tā）重質燃油有強擴散滲透作用,減少油泥的積沉,增加流動性,使燃油霧化狀態良好，燃燒效率提高,節約能源。在防腐方麵由於它有呈微堿（jiǎn）性，可以抑製硫酸形成，並能防止（zhǐ）釩對窯（yáo）體等的（de）腐蝕，減少環境汙染。 [1]

　　催化（huà）燃燒在鋼鐵廠中降低（dī）燒結煤耗上的應用

　　鋼鐵（tiě）工業是能源消耗大戶，而燒結工序能耗約占（zhàn）鋼鐵生產總能耗的10%。我國1990年重點鋼鐵企業燒（shāo）結能耗比國外燒結能耗(標煤55kg/t)高11～ 27kg/t。若按全國燒結產量（liàng）1億t及（jí）生產能耗下降2%，其節煤(焦)總（zǒng）量相當於一個大中型（xíng）煤（méi）礦一年的產量。酒鋼(集團)鋼鐵研究院、安徽工業大學與酒（jiǔ）鋼(集團)河（hé）西堡鐵廠（chǎng）根據河西堡鐵廠燒結用煤和燒結工藝技術（shù）特點，提出在河西堡鐵廠（chǎng）燒結原料和技術條件（jiàn）下進行添加催化助（zhù）燃劑強化（huà）燒結的工業性試驗。此次工業性（xìng）試驗結果表（biǎo）明（míng），往焦粉中（zhōng）添加焦量0.137%左右的催化助燃劑每噸燒結（jié）礦可節約焦5.35kg，即節焦約8.06%。燒結機利用係數增加3.63%，成品率提高3.44個百分（fèn）點，燒結礦的質量略（luè）有改善。催化（huà）燃燒技術（shù）用於燒結（jié）生產，不僅節（jiē）能效益顯著，而且產出（chū）強度好、FeO含量低的燒結礦，有利於高爐（lú）生產，其技術和添加設備並（bìng）不複雜，投資少，具有很好的應用價值（zhí）。 [1]

　　催化燃燒在（zài）鍋爐中的應用

　　燃煤（méi）鍋爐（lú）對大（dà）氣的汙染已得到（dào）公認，某（mǒu）些地區也已對燃煤鍋爐進行了改造，但目前的改造隻（zhī）是將燃煤鍋（guō）爐改為燃氣鍋爐，並（bìng）沒有改變燃氣鍋爐的傳統火焰燃燒方式。催化燃（rán）燒實現了貧燃料的燃燒過程，打（dǎ）破了傳統火焰燃燒的可燃界限,能進一步提高燃氣爐的燃（rán）燒（shāo）效率和熱效率，符合（hé）我國“十一五”規劃低排放、高效（xiào）率增長方（fāng）式的要求,是（shì）一種很有發展前景的燃燒技（jì）術