Разработка каталитически стабилизированных горелок для проведения высокотемпературных процессов

Abstract

Статья посвящена разработке и экспериментальному исследованию каталитически-стабилизированных горелок с новым дизайном катализатора. В работе представлены два рабочих прототипа каталитически-стабилизированных горелок с направленным инфракрасным излучением. Основное отличие между ними – это устройство каталитического блока. Первый тип каталитического блока предназначен для работы в плавильных печах, где рабочие температуры в пределах от 1000 до 1600°С, второй тип блока – в качестве «светлого» обогревателя. В качестве носителя катализатора используется огнеупорное керамическое волокно «ALSIFLEX KT-1600», а в качестве катализатора – тугоплавкая шпинель хромата и алюмината магния. В результате проведенной работы было увеличено КПД до 95%, снижен расход природного газа на 15% за счет использования катализатора и рекуперации отходящих газов, увеличена термическая нагрузка до 55Вт/см2 за счет использования огнеупорного волокна, сведено к минимуму содержание СО и NOx, увеличена доля инфракрасного излучения за счет развитой поверхности каталитического блока, повышены надежность и безопасность работы горелок на обедненных смесях, уменьшены капитальные затраты. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности применения каталитически-стабилизированного горения углеводородного топлива как перспективной замены беспламенному поверхностному сжиганию топлива, поскольку улучшаются эксплуатационные, технологические и экологические показатели.

Експериментально підтверджена працездатність і надійність розроблених пальників в умовах високих температур і великих термічних навантажень. Результати дослідження показують збільшення ефективності, зниження емісій токсичних газів, стабільну роботу при різних режимах і співвідношеннях компонентів у горючій суміші, термічну стійкість мінерального каталізатора на основі магній-алюміній-хромової шпінелі.

This article is devoted to development and experimental investigation of catalytically stabilized burners with new design of catalyst. Two working prototype catalytically stabilized burners with directional infrared radiation are presented in this work. The main difference between this device is the catalyst unit. The first type of catalytic unit intended for use in smelting furnaces, where the operating temperatures ranging from 1000 ° C to 1600 ° C, a second type of unit - as a "light" heater. The refractory ceramic fibers "ALSIFLEX KT-1600" were used as a catalyst carrier. The refractory spinel of chromate and aluminate magnesium was used as a catalyst. As a result of development the burners has been achieved improvement technological, environmental, economic performance. Namely, has been achieved increase coefficient of efficiency up to 95% , reducing the flow of natural gas to 15% through the use of the catalyst and recovery of the exhaust gases, increase the thermal load to 55W / cm2 through the use of refractory fiber, reducing to a minimum the content of CO and NOx, an increase in the proportion infrared radiation due to the developed surface of the catalytic unit, increasing reliability and safety of the burners for the work on the lean-burn, reduced capital costs..