煤矿乏风的预热催化氧化试验研究毕业论文终稿.doc

山东理工大学
硕士学位论文
煤矿乏风的预热催化氧化试验研究
Experimental Study of Coal Mine Ventilation Air Methane Preheat Catalytic Oxidation
研究生: 孙金宇
指导教师: 刘永启教授
协助指导教师: 郑斌讲师
毛明明讲师孟建讲师
申请学位门类级别: 工学硕士
学科专业名称: 动力机械及工程
研究方向: 低品质能源与余热高效利用
论文完成日期: 2014年4月10日
独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名: 时间: 年月日
关于论文使用授权的说明
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研究生签名: 时间: 年月日
导师签名: 时间: 年月日
摘要
我国每年通过煤矿排入大气的甲烷约为200亿Nm3/h,其中超低浓度乏风***占***总量的80%以上,但超低浓度乏风***具有风量大、甲烷浓度低、风量和甲烷浓度波动范围大等特点,由于难以利用而被直接排空,这就造成了严重的环境污染和能源浪费。因此研究煤矿乏风***的利用技术具有重要的意义。
本文针对山东理工大学自行搭建的煤矿乏风***预热催化氧化试验装置,首先对其进行改造设计,以实现试验装置的稳定自维持运行,利用试验台进行了一系列起动及运行性能试验研究,得到结果如下:
(1)起动性能试验研究,研究结果表明:随着乏风流量的增加,升温速率逐渐降低,同时氧化床内同一截面上的温度均匀性有所改善;随着加热功率的增加,升温速率逐渐提高,但同时氧化床内同一截面上的温度均匀性更差;-,,-。
(2)氧化性能试验研究,研究结果表明:随空速的增大,氧化床温度和甲烷转化率均是先有缓慢增长后出现明显下降,预热器能量回收效率出现下降,排烟温度有所提高;随着甲烷浓度的增大,氧化床温度和甲烷转化率均有所提高,预热器能量回收率也随之增大,排烟温度出现增长;随着氧化床入口温度的提高,氧化床温度和甲烷转化率均出现显著增长,预热器能量回收效率和排烟温度均有一定程度的提高;
(3)阻力特性试验研究,研究结果表明:随乏风流量的增大,各部分阻力损失均有所增长,乏风段和烟气段的增长随风量近似呈二次曲线,氧化床段的增长随风量近似呈线性;随着氧化床温度的增加,各部分阻力损失均增大,乏风段与烟气段损失与温度近似呈指数增长关系,氧化床内阻力损失与温度近似呈线性增长关系;根据试验数据对试验装置各部分的阻力损失分别进行了拟合,得到经验公式。
关键词:煤矿乏风,预热催化氧化,起动性能,催化氧化性能,阻力特性。
Abstract
More than twenty billion cubic meters of methane is discharged each yeah in China, 80 percent of the coal mine methane is of ultra-low concentration, which has the quality of huge volume, low concentration and it fluctuate strongly in amount and concentration. So most of methane is discharged without any treatment, as a result, environment pollution and energy waste is increasingly serious. So it is of vital importance to study new technology dealing with ultra-low concentration methane.
The characteristic of a late-model preheat catalytic oxidation device was ex