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基本信息

項(xiàng)目名稱：
礦井乏風(fēng)逆流氧化過(guò)程的模擬研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本文在理論分析和合理簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，建立了礦井乏風(fēng)逆流氧化的一維數(shù)學(xué)模型。并采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件（Fluent）模擬了其逆流氧化反應(yīng)過(guò)程，探討了主要工況參數(shù)（如流速、當(dāng)量比和半周期）對(duì)逆流氧化反應(yīng)溫度和反應(yīng)速率的影響。
詳細(xì)介紹：
模擬了半周期為30s、當(dāng)量比為0.2、流速分別為0.06m/s、0.1m/s和0.2m/s時(shí)溫度場(chǎng)和反應(yīng)速率的分布情況?？偨Y(jié)出有關(guān)逆流氧化反應(yīng)裝置的燃燒特性以及工況參數(shù)對(duì)其燃燒特性影響的規(guī)律，對(duì)提高其燃燒效率和能源的利用率有重要作用。

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

隨著國(guó)內(nèi)煤炭開(kāi)采量的增加，煤礦中瓦斯排放量也急劇增加，環(huán)境污染日益加劇。為了合理有效地利用資源和保護(hù)環(huán)境，模擬了礦井乏風(fēng)在逆流氧化裝置中的氧化情況，為實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

將煤礦開(kāi)采中排放的瓦斯氣體通過(guò)逆流氧化裝置進(jìn)行氧化反應(yīng)，放出的熱量可以供暖或發(fā)電，不僅合理的利用了資源還保護(hù)了環(huán)境。目前，國(guó)內(nèi)的技術(shù)剛起步，不夠完善。對(duì)礦井乏風(fēng)逆流氧化反應(yīng)的數(shù)值模擬研究有利于推動(dòng)瓦斯發(fā)電技術(shù)技術(shù)的發(fā)展和更新。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

礦井乏風(fēng)，采用傳統(tǒng)燃燒技術(shù),很難回收利用。如果使其在多孔介質(zhì)內(nèi)周期往復(fù)流動(dòng)燃燒，可以有效地抑制NOx和CO等污染物生成，同時(shí)產(chǎn)生的熱可以用于取暖和發(fā)電，既節(jié)約資源又保護(hù)環(huán)境。 研究確定逆流氧化床多孔介質(zhì)材料和填充方式及抽吸裝置的最佳布局，獲得燃?xì)飧邷匮趸罴堰\(yùn)行的氣流物性參數(shù)，為相應(yīng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制提供理論依據(jù)和技術(shù)儲(chǔ)備。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文在理論分析和合理簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，建立了礦井乏風(fēng)逆流氧化的一維數(shù)學(xué)模型。并采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件（Fluent）模擬了其逆流氧化反應(yīng)過(guò)程，探討了主要工況參數(shù)（如流速、當(dāng)量比和半周期）對(duì)逆流氧化反應(yīng)溫度和反應(yīng)速率的影響。模擬了半周期為30s、當(dāng)量比為0.2、流速分別為0.06m/s、0.1m/s和0.2m/s時(shí)溫度場(chǎng)和反應(yīng)速率的分布情況?？偨Y(jié)出有關(guān)逆流氧化反應(yīng)裝置的燃燒特性以及工況參數(shù)對(duì)其燃燒特性影響的規(guī)律，對(duì)提高其燃燒效率和能源的利用率有重要作用。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1]理查德·馬特斯.逆流反應(yīng)器礦井乏風(fēng)瓦斯發(fā)電技術(shù)簡(jiǎn)介[J].中國(guó)煤層氣,2004,1(2)：44-46 [2] 桑逢云 趙國(guó)泉. 通風(fēng)瓦斯利用技術(shù)比較與設(shè)備選擇[J]. 中國(guó)煤層氣,2010,7(2): 44-46 [3] 鄧洋波,解茂昭,劉宏升等.多孔介質(zhì)內(nèi)的往復(fù)流動(dòng)預(yù)混合氣體燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究. 燃燒科學(xué)與技術(shù), 2004，10(1):82-87

同類(lèi)課題研究水平概述

國(guó)內(nèi)外煤礦工業(yè)都曾開(kāi)展過(guò)逆流氧化技術(shù)的研究工作，并正使之趨于商業(yè)化。瑞典MEGTEC公司最早開(kāi)發(fā)研制出逆流氧化反應(yīng)（VOCSIDIZER）裝置]，并于1994年在英國(guó)一家煤炭公司安裝了一套試驗(yàn)裝置，其礦井乏風(fēng)的甲烷含量在0.3~0.6%。2002年，MEGTEC公司將其改進(jìn)的逆流氧化裝置安裝在澳大利亞煤礦，作為示范性工程試運(yùn)行,成功地將礦井乏風(fēng)氧化釋放的熱量應(yīng)用于產(chǎn)生蒸汽來(lái)取暖和發(fā)電。2004年，MEGTEC公司和澳大利亞的BHP Billiton公司簽署了合作協(xié)議,準(zhǔn)備大規(guī)模安裝逆流氧化反應(yīng)裝置。加拿大礦物與能源技術(shù)中心(CANMET)開(kāi)發(fā)研制出催化逆流氧化反應(yīng)裝置(CH4MIN)，并在加拿大Nova Scotia煤礦安裝使用，其主要特點(diǎn)是逆流氧化床中采用了氧化催化劑。2006年，我們國(guó)家勝動(dòng)集團(tuán)公司也自主開(kāi)發(fā)研制出一臺(tái)逆流氧化反應(yīng)裝置，并在阜新礦業(yè)集團(tuán)恒大公司北風(fēng)井等地安裝試運(yùn)行。 目前，有關(guān)礦井乏風(fēng)逆流氧化技術(shù)研究，除瑞典的MEGTEC公司的商業(yè)報(bào)告外，公開(kāi)發(fā)表的研究文獻(xiàn)甚為鮮見(jiàn)。瑞典的MEGTEC公司在研究報(bào)告中也未透漏開(kāi)發(fā)逆流氧化技術(shù)的細(xì)節(jié)。我們國(guó)家對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究，正處于起步階段，逆流氧化裝置結(jié)構(gòu)形式、啟動(dòng)方法、大流量氣體換向、氧化放出熱量提取及過(guò)熱蒸汽生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)都未形成自主理論和應(yīng)用方法。故此，對(duì)這一課題進(jìn)行全面、深入研究就顯得十分必要。
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