催化燃燒對(duì)催化劑的基本要求是:既能抑制燒結(jié)、保持活性物質(zhì)具有較大的比表面積及良好的熱穩(wěn)定性，又要具有一定的活性，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?yàn)檠芯恳呀?jīng)證明氧化物的活性和熱穩(wěn)定性成反比。同時(shí)，需有高的機(jī)械強(qiáng)度以及對(duì)燃料中所含有高的耐腐蝕性。經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展以及工業(yè)化的需求使得催化技術(shù)，特別是催化燃燒技術(shù)日益成為一種不可或缺的工業(yè)技術(shù)手段，并隨著人們生活水平的提高與需求的增長(zhǎng)，催化產(chǎn)業(yè)也將不斷地走入千家萬戶，走進(jìn)人們的生活。對(duì)催化燃燒的研究，初是從發(fā)現(xiàn)鉑對(duì)燃燒的催化作用而開始的。催化燃燒對(duì)于改善燃燒過程，降低反應(yīng)溫度，促進(jìn)完全燃燒，抑制有毒有害物質(zhì)的形成等方面有著極為重要的作用，并已廣泛地應(yīng)用在了工業(yè)生產(chǎn)與日常生活的諸多方面活性炭處理工藝和催化燃燒處理工藝設(shè)計(jì)中的一些問題和注意事項(xiàng)。

催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，如圖1所示。其凈化原理是：未凈化氣體在進(jìn)入燃燒室以前，先經(jīng)過熱交換器被預(yù)熱后送至燃燒室，在燃燒室內(nèi)達(dá)到所要求的反應(yīng)溫度，氧化反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行，凈化后煙氣經(jīng)熱交換器釋放出部分熱量，再由煙囪排入大氣。(4)熱量回收方法在能耗可以接受的情況下，對(duì)于風(fēng)量較小的情況，一般采用簡(jiǎn)單管直接換熱來回收熱量；對(duì)于超出可接受范圍的能耗，一般需要大風(fēng)量的再生催化燃燒，可以提高熱量回收效率。國內(nèi)外主要研究的催化劑基本上有兩大類:一類為催化劑，這類催化劑的活性和穩(wěn)定性好，技術(shù)較為成熟，但由于價(jià)格高，資源短缺，所以，未能將其產(chǎn)業(yè)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、復(fù)氧化物催化劑(鈣鈦型復(fù)氧化物和尖晶石型復(fù)氧化物)的研究方面。尋找來源豐富、價(jià)格低廉、性能相當(dāng)?shù)姆谴呋瘎蕴娲鷤鹘y(tǒng)的催化劑用于催化燃燒過程已成為了研究的一個(gè)重要方向。

鋼鐵工業(yè)是能源消耗大戶，而燒結(jié)工序能耗約占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的10%。我國1990年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)能耗比國外燒結(jié)能耗(標(biāo)煤55kg/t)高11～ 27kg/t。若按燒結(jié)產(chǎn)量1億t及生產(chǎn)能耗下降2%，其節(jié)煤(焦)總量相當(dāng)于一個(gè)大中型煤礦一年的產(chǎn)量。酒鋼(集團(tuán))鋼鐵研究院、安徽工業(yè)大學(xué)與酒鋼(集團(tuán))河西堡鐵廠根據(jù)河西堡鐵廠燒結(jié)用煤和燒結(jié)工藝技術(shù)特點(diǎn)，提出在河西堡鐵廠燒結(jié)原料和技術(shù)條件下進(jìn)行添加催化助燃劑強(qiáng)化燒結(jié)的工業(yè)性試驗(yàn)。此次工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果表明，往焦粉中添加焦量0.137%左右的催化助燃劑每噸燒結(jié)礦可節(jié)約焦5.35kg，即節(jié)焦約8.06%。燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)增加3.63%，成品率提高3.44個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)礦的質(zhì)量略有改善。催化燃燒技術(shù)用于燒結(jié)生產(chǎn)，不僅節(jié)能效益顯著，而且產(chǎn)出強(qiáng)度好、FeO含量低的燒結(jié)礦，有利于高爐生產(chǎn)，其技術(shù)和添加設(shè)備并不復(fù)雜，投資少，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。(2)設(shè)備預(yù)熱應(yīng)是動(dòng)態(tài)的，而不是靜態(tài)的；初始預(yù)熱階段使用的氣體一般是空氣，不是廢氣，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)溫度后才能切換為廢氣。石油化工中的結(jié)焦不僅會(huì)使?fàn)t管傳熱系數(shù)降低、造成局部過熱現(xiàn)象、縮短爐管壽命，而且會(huì)降低裝置處理量，嚴(yán)重制約裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此需要定期燒焦。計(jì)算機(jī)控制下蒸汽—空氣在線燒焦是國內(nèi)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(shí)間過長(zhǎng)。如果在石油化工裝置燒焦過程中，加入一種燒焦助燃劑，就可以通過降焦反應(yīng)的活化能，大幅度提高燒焦反應(yīng)速度，就能夠在較低的溫度下，達(dá)到縮短燒焦時(shí)間的目的。這一技術(shù)的研究有了一些突破性的進(jìn)展。