【正文】 若多回收的能量與多散失的能量之差大于等于加熱器提供的能量，則說明裝置能夠?qū)崿F(xiàn) 自維持。 改進設(shè)計方案 基于 節(jié)中的能量分析，考慮增加預(yù)熱器換熱面積來實現(xiàn)裝置自維持運行，本節(jié)主要通過計算得到最佳新增預(yù)熱器的換熱面積，使裝置即能穩(wěn)定自維持運行又使排氣可用能量最大。 能量計算方法 對裝置進行能量分析可知，系統(tǒng)內(nèi)部 甲烷氣體氧化釋放的能量除維持氧化床內(nèi)的高溫外，一部分被回收利用，一部分在裝置表面散失，最終剩余的能量以高溫排氣形式排放入大氣 ，根據(jù)試驗結(jié)果對各部分能量進行計算分析，即可得到裝置不能自維持的主要原因。實驗管道均采用保溫棉進行保溫，盡量減少熱量損失。 催化氧化反應(yīng)室 催化氧化反應(yīng)室用高溫耐火磚搭建，并包有保溫材料。乏風(fēng)入口、乏風(fēng)出口、廢氣入口、廢氣出口分別布置有 TPS08500T 型皮托管 ，其搭配壓差變送器使用測量壓力損失和溫度，該皮托管的直徑 8mm，長度 500mm，使用溫度范圍為 01000℃。 eJ2KN 便攜式多功能煙氣分析儀測量甲烷濃度范圍為 %，測量精度為177。 天然氣管道上裝有孔板流量計來測量甲烷流量。 空氣由 919 型離心通風(fēng)機供給，該通風(fēng)機的相關(guān)參數(shù)如表 21 所示。 另一方面，燃燒方式的改變也造成了一些問題：（ 1）反應(yīng)溫度的降低減低了可用熱能的品質(zhì)；（ 2）由于目前甲烷的催化 燃燒多選用貴金屬催化劑因此造成設(shè)備運行成本高。 1995年，加拿大礦物與能源技術(shù)中心（ CANMET）開始研發(fā)煤礦乏風(fēng)瓦斯催化逆流反應(yīng)技術(shù)，開發(fā)了催化逆流試驗臺，并在該試驗臺上進行了乏風(fēng)瓦斯催化氧化試驗。 目前使用較為普遍的催化劑為貴金屬催化劑和普通金屬氧化物催化劑 [43]。中煤科工集團重慶研究院也進行了大量的蓄熱氧化過程數(shù)值模擬研究工作，開發(fā)的乏風(fēng)瓦斯蓄熱氧化裝置應(yīng)用效果良好，并申請了多項相關(guān)發(fā)明專利 [41]。 Danell 等對小型TFRR 系統(tǒng)進行了試驗，發(fā)現(xiàn)當甲烷濃度不低于 %時，裝置可以運行，但沒有具體給出持續(xù)運行的時間長度 [35]。氧化后的廢氣向氧化床的另一側(cè)移動，把熱量傳遞給溫 度較低的后半部分蓄放熱陶瓷，混合氣溫度逐漸降低。 稀燃燃氣輪機燃燒技術(shù) 目前，世界范圍內(nèi)在稀燃燃氣輪機方面的研究，主要有澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組 織（ CSIRO）的貧燃催化燃燒燃氣輪機、澳大利亞能源發(fā)展公司（ EDL）的間壁回?zé)崾饺細廨啓C和 IngersoRand(IR)的催化燃燒微燃氣輪機。 變壓吸附技術(shù)主要 根據(jù)吸附劑對瓦斯氣體不同成分的吸附能力不同，且吸附量隨壓力變化有所不同的原理對瓦斯氣體中的不同成分進行分離。極低濃度煤層氣用作輔助燃料時主要存在的問題是，因煤礦乏風(fēng)瓦斯在燃料中所占比例較小，導(dǎo)致乏風(fēng)瓦斯利用率極低。鑒于此，甲烷的回收利用具有環(huán)保、安全、節(jié)能等多重現(xiàn)實意義。總體戰(zhàn)略是“少用煤、發(fā)展氣”。 empirical formula of the device was got on the basic of lots experiments. Key word: coal mine ventilation air methane, preheat catalytic oxidation, starting performance, resistance characteristic. 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄 IV 目錄 摘要 ................................................................................................................................ I Abstract.......................................................................................................................... II 目錄 ............................................................................................................................. IV 第一章 緒論 ................................................................................................................. 1 選題背景和意義 ............................................................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................. 2 輔助燃 料 ............................................................................................... 2 主要燃料 ............................................................................................... 3 本課題研究內(nèi)容 ............................................................................................. 8 第二章 煤礦乏風(fēng)瓦斯預(yù)熱催化氧化裝置試驗系統(tǒng) ................................................. 9 煤礦乏風(fēng)瓦斯預(yù)熱催化氧化裝置 系統(tǒng)組成 ................................................. 9 供氣系統(tǒng) ............................................................................................... 9 預(yù)熱系統(tǒng) ............................................................................................. 12 加熱起動系統(tǒng) ..................................................................................... 13 催化氧化反應(yīng)室 ................................................................................. 14 排氣系統(tǒng) ............................................................................................. 15 控制系統(tǒng) ............................................................................................. 15 煤礦乏風(fēng)瓦斯預(yù)熱催化氧化裝置 工作原理 ............................................... 15 煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化裝置改造 ............................................................... 16 能量計算方法 ..................................................................................... 16 改造前裝置能量計算結(jié)果分析 ......................................................... 17 改進設(shè)計方案 ..................................................................................... 18 改造后裝置運行效果 ......................................................................... 20 試驗參數(shù) ....................................................................................................... 21 本章小結(jié) ....................................................................................................... 22 第三章 煤礦乏風(fēng)瓦斯預(yù)熱催化氧化裝置起動特性試驗研究 ............................... 23 試驗條件下的甲烷起燃溫度 ....................................................................... 23 流量比例系數(shù)對裝置起動性能的影響 ....................................................... 23 流量比例系數(shù)對升溫速率的影響 ..................................................... 24 流量比例系數(shù)對溫度不均勻系數(shù)的影響 ......................................... 25 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄 V 起動功率對裝置起動性能的影響 ............................................................... 25 起動功率對升溫速率的影響 ............................................................. 26 起動功率對截面溫度均勻性的影響 ................................................. 27 最佳起動工況 ............................................................................................... 27 本章小結(jié) ....................................................................................................... 29 第四章 煤礦乏風(fēng)瓦斯預(yù)熱催化氧化裝置氧化性能試驗研究 ............................... 30 空速對裝置運行情況的影響 ....................................................................... 30 空速對氧化床溫度分布的影響 ......................................................... 30 空速對甲烷轉(zhuǎn)化率的影響 ................................................................. 31 空速對預(yù)熱器能量回收效率的影響 ................................................. 32 空速對排煙溫度的影響 ..................................................................... 33 甲烷濃度對裝置運行情況的影響 ............................................................... 33 甲烷濃度對氧化床溫度分布的影響 ................................................. 33 甲烷濃度對甲烷轉(zhuǎn)化率的影響 ......................................................... 34 甲烷濃度對預(yù)熱器能量回收效率的影響 ......................................... 35 甲烷濃度對排煙溫度的影響 ........................................................