基本信息
- 項目名稱：
- 礦井乏風逆流氧化過程的模擬研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本文在理論分析和合理簡化的基礎(chǔ)上，建立了礦井乏風逆流氧化的一維數(shù)學模型。并采用計算流體力學（CFD）軟件（Fluent）模擬了其逆流氧化反應(yīng)過程，探討了主要工況參數(shù)（如流速、當量比和半周期）對逆流氧化反應(yīng)溫度和反應(yīng)速率的影響。
- 詳細介紹：
- 模擬了半周期為30s、當量比為0.2、流速分別為0.06m/s、0.1m/s和0.2m/s時溫度場和反應(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)對其燃燒特性影響的規(guī)律，對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
撰寫目的和基本思路
- 隨著國內(nèi)煤炭開采量的增加，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環(huán)境，模擬了礦井乏風在逆流氧化裝置中的氧化情況，為實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
科學性、先進性及獨特之處
- 將煤礦開采中排放的瓦斯氣體通過逆流氧化裝置進行氧化反應(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了環(huán)境。目前，國內(nèi)的技術(shù)剛起步，不夠完善。對礦井乏風逆流氧化反應(yīng)的數(shù)值模擬研究有利于推動瓦斯發(fā)電技術(shù)技術(shù)的發(fā)展和更新。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 礦井乏風，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)周期往復流動燃燒，可以有效地抑制NOx和CO等污染物生成，同時產(chǎn)生的熱可以用于取暖和發(fā)電，既節(jié)約資源又保護環(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，獲得燃氣高溫氧化最佳運行的氣流物性參數(shù)，為相應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)研制提供理論依據(jù)和技術(shù)儲備。
學術(shù)論文摘要
- 本文在理論分析和合理簡化的基礎(chǔ)上，建立了礦井乏風逆流氧化的一維數(shù)學模型。并采用計算流體力學（CFD）軟件（Fluent）模擬了其逆流氧化反應(yīng)過程，探討了主要工況參數(shù)（如流速、當量比和半周期）對逆流氧化反應(yīng)溫度和反應(yīng)速率的影響。模擬了半周期為30s、當量比為0.2、流速分別為0.06m/s、0.1m/s和0.2m/s時溫度場和反應(yīng)速率的分布情況。總結(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)對其燃燒特性影響的規(guī)律，對提高其燃燒效率和能源的利用率有重要作用。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1]理查德·馬特斯.逆流反應(yīng)器礦井乏風瓦斯發(fā)電技術(shù)簡介[J].中國煤層氣,2004,1(2)：44-46 [2] 桑逢云 趙國泉. 通風瓦斯利用技術(shù)比較與設(shè)備選擇[J]. 中國煤層氣,2010,7(2): 44-46 [3] 鄧洋波,解茂昭,劉宏升等.多孔介質(zhì)內(nèi)的往復流動預(yù)混合氣體燃燒特性的實驗研究. 燃燒科學與技術(shù), 2004，10(1):82-87
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外煤礦工業(yè)都曾開展過逆流氧化技術(shù)的研究工作，并正使之趨于商業(yè)化。瑞典MEGTEC公司最早開發(fā)研制出逆流氧化反應(yīng)（VOCSIDIZER）裝置]，并于1994年在英國一家煤炭公司安裝了一套試驗裝置，其礦井乏風的甲烷含量在0.3~0.6%。2002年，MEGTEC公司將其改進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行,成功地將礦井乏風氧化釋放的熱量應(yīng)用于產(chǎn)生蒸汽來取暖和發(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，其主要特點是逆流氧化床中采用了氧化催化劑。2006年，我們國家勝動集團公司也自主開發(fā)研制出一臺逆流氧化反應(yīng)裝置，并在阜新礦業(yè)集團恒大公司北風井等地安裝試運行。 目前，有關(guān)礦井乏風逆流氧化技術(shù)研究，除瑞典的MEGTEC公司的商業(yè)報告外，公開發(fā)表的研究文獻甚為鮮見。瑞典的MEGTEC公司在研究報告中也未透漏開發(fā)逆流氧化技術(shù)的細節(jié)。我們國家對這項技術(shù)的研究，正處于起步階段，逆流氧化裝置結(jié)構(gòu)形式、啟動方法、大流量氣體換向、氧化放出熱量提取及過熱蒸汽生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)都未形成自主理論和應(yīng)用方法。故此，對這一課題進行全面、深入研究就顯得十分必要。
