5.7　催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器

5.7.1　擴散式催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器

圖5-8為擴散式催化氧化燃氣無焰燃燒紅外輻射加熱器結構。它的外殼由薄鋼板制成。燃氣引入后由氣體分配管從下部的小孔噴出，布滿氣體分配室，然后氣體經過篩孔板上升到填料層，均勻地被送入催化劑層，與空氣接觸而進行燃燒。金屬絲網對催化劑層起保護作用，同時也利于輻射。

圖5-8　擴散式催化氧化燃氣無焰燃燒紅外輻射加熱器結構

1—篩板孔；2—氣體分配室；3—氣體分配管；4—金屬絲網；5—催化劑層；6—填料層

這種擴散式催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器工作時，燃氣在進行催化燃燒之前沒有和空氣預混，即一次空氣系數為零。燃燒所需空氣是在燃燒層中借擴散而獲得的。由于催化劑的作用，燃燒反應在比較低的溫度下進行（400～450℃），該溫度就是輻射加熱器表面所具有的溫度。

上述過程包括兩個方面：燃氣燃燒與熱量傳遞。燃氣不斷流向燃燒層，空氣不斷向燃燒層擴散，在燃燒層中不停地進行催化燃燒，燃燒表面就連續地發射出紅外輻射。

5.7.2　引射式催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器

圖5-9為引射式催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器結構。燃氣進入引射器，將空氣引入進行預混，再溶入催化劑層進行燃燒。其燃燒溫度比擴散式催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器的高，輻射的波長也與多孔陶瓷板輻射器相近。燃燒時沒有火焰，可將輻射表面靠近被加熱物體，從而提高效率。

圖5-9　引射式催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器結構

1—引射器；2—金屬絲網；3—催化劑層；4—填料層；5—預混室

5.7.3　催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器的特點與應用

（1）催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器的特點

① 燃燒溫度較低，由于催化劑的作用，燃燒反應的活化能降低，使燃燒能在較低溫度下進行。擴散式催化燃燒的溫度一般在400℃左右，引射預混式催化燃燒的溫度在500℃以上。燃燒時沒有火焰，可將輻射表面靠近被加熱物體，從而提高效率。

② 輻射波長主要集中在3.5μm與4μm 以上，故是在中波與長波段輻射。

③ 催化燃燒產物即煙氣中NO_x的排放濃度很低，甚至接近于零，是一種低污染燃燒裝置。煙氣中NO_x含量測定見表5-1。

表5-1　煙氣中NO_x含量測定　　

④ 催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器的表面溫度均勻，輻射表面可做成各種形狀，使加熱過程更有效。

（2）催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器的應用

① 干燥過程中，由于輻射加熱器表面溫度較低，產生的紅外輻射容易被一些有機物料吸收，因此，可以有效地應用于涂層、油漆、紡織品、木材、紙張、樹脂等的干燥。對于產生有機溶劑蒸氣的過程，使用催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器加熱干燥不會引起爆炸。

上海曾以高硅氧纖維和氧化鋁纖維為載體、以金屬Pd為催化活性物質制成催化氧化輻射板，燃燒城市煤氣對油漆烘干進行試驗，烘道內溫度比用金屬網輻射器的溫度高。 在達到同樣漆膜硬度的情況下，節約燃氣50%。輻射器的溫度高為什么會提高效率，見14.3節。

北京曾以γ-Al₂O₃纖維作載體、以Pt-Co為催化活性物質和助劑制成催化燃燒板，采用引射式燃燒，用于電焊條的烘干，不僅提高了電焊條藥皮的強度，而且節約燃料近40%。

② 用催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器采暖，屬于低溫輻射采暖。其主要特點是：柔和舒適，作為局部采暖熱損失小，空氣流動較弱，氣溫可以稍低，節約了能源。因此，用催化氧化燃氣燃燒紅外輻射器采暖是一種采暖的良好方法，特別適用于有易燃物品、大空間的采暖，也可以用于野營、露天操作、展覽館等處的采暖。

③ 設備和儀表的防凍。

④ 塑料加熱。