本文關(guān)鍵詞：煤礦乏風(fēng)熱逆流氧化床性能優(yōu)化數(shù)值模擬研究

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【摘要】：乏風(fēng)熱逆流氧化技術(shù)（TFRR）是當(dāng)前礦井乏風(fēng)瓦斯利用的主流技術(shù)之一，，目前正處于工業(yè)化試驗(yàn)進(jìn)程大發(fā)展階段。氧化床的氧化特性和阻力特性是影響氧化床性能的關(guān)鍵因素，對(duì)其綜合影響效應(yīng)的分析目前還沒有較為成熟的分析方法。本論文依托國家科技重大專項(xiàng)課題“低濃度瓦斯直接利用技術(shù)”，分析了既有1000m3/h乏風(fēng)熱逆流氧化初試裝置試驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用數(shù)值分析、正交實(shí)驗(yàn)等分析方法，針對(duì)乏風(fēng)熱逆流氧化床的運(yùn)行參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化主要進(jìn)行了如下幾方面的工作。 （1）根據(jù)既有1000m3/h乏風(fēng)熱逆流氧化初試裝置所開展的冷熱態(tài)壓損試驗(yàn)、加熱啟動(dòng)試驗(yàn)、自熱平衡試驗(yàn)等試驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析得出了氧化床溫度場(chǎng)分布規(guī)律和進(jìn)氣流速、甲烷濃度、換向半周期等參數(shù)對(duì)氧化床壓強(qiáng)損失和出口溫度的影響規(guī)律； （2）建立了乏風(fēng)熱逆流氧化數(shù)值分析單通道模型，研究了氧化床的氧化特性，重點(diǎn)考察進(jìn)氣流速、甲烷濃度、換向半周期及氧化床長(zhǎng)度等參數(shù)對(duì)氧化床溫度場(chǎng)、氧化率和出口溫度的影響。提出“選取適中的進(jìn)氣流速和甲烷濃度、較大的氧化床長(zhǎng)度值和較小的換向半周期”的參數(shù)取值原則； （3）建立了乏風(fēng)熱逆流氧化數(shù)值分析多孔介質(zhì)模型，研究了氧化床的阻力特性，重點(diǎn)考察了進(jìn)氣流速、甲烷濃度、換向半周期等參數(shù)對(duì)氧化床壓強(qiáng)損失和出口溫度的作用規(guī)律。指出：隨著進(jìn)氣流速和甲烷濃度的提高，氧化床的壓強(qiáng)損失增大，換向半周期對(duì)壓強(qiáng)損失的影響極��； （4）基于正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，將試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果對(duì)比分析，獲得了初試裝置運(yùn)行的優(yōu)化方案：換向半周期為180秒、進(jìn)氣流速為1m/s、甲烷體積分?jǐn)?shù)為0.5%及氧化床長(zhǎng)度值為2.9米。初步形成了一種基于數(shù)值模擬的乏風(fēng)熱逆流氧化裝置性能參數(shù)優(yōu)化分析方法，并將此方法應(yīng)用到了10萬m3/h乏風(fēng)熱逆流氧化工業(yè)化裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)中。
【關(guān)鍵詞】：礦井乏風(fēng) 熱逆流氧化 數(shù)值分析 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 TFRR 技術(shù)研究10-12
• 1.2.2 運(yùn)行參數(shù)對(duì)裝置性能的影響12-13
• 1.2.3 物性參數(shù)對(duì)裝置性能的影響13-14
• 1.2.4 數(shù)值模擬研究14-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4 研究方法及技術(shù)路線16-18
• 1.4.1 研究方法16
• 1.4.2 技術(shù)路線16-18
• 2 1000m3/h 乏風(fēng)熱逆流氧化裝置的實(shí)驗(yàn)研究18-26
• 2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)18-19
• 2.1.1 系統(tǒng)組成18-19
• 2.1.2 工作原理19
• 2.2 試驗(yàn)結(jié)果19-23
• 2.2.1 氧化床冷態(tài)壓損試驗(yàn)19-20
• 2.2.2 加熱啟動(dòng)試驗(yàn)20-22
• 2.2.3 自熱平衡試驗(yàn)22-23
• 2.2.4 裝置氧化性能試驗(yàn)23
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析23-25
• 2.3.1 進(jìn)氣流速23-24
• 2.3.2 甲烷濃度24-25
• 2.3.3 換向半周期25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 單通道模型下氧化床氧化特性研究26-49
• 3.1 單孔通道模型的建立26-28
• 3.1.1 物理模型的建立26-27
• 3.1.2 數(shù)學(xué)模型的建立27-28
• 3.2 化學(xué)反應(yīng)模型的選取28-29
• 3.2.1 模型選取的方針28
• 3.2.2 通用有限速率模型28-29
• 3.3 物性參數(shù)的確定29-30
• 3.3.1 蜂窩陶瓷的物性參數(shù)29
• 3.3.2 混合氣體的物性參數(shù)29-30
• 3.4 其余單值性條件30-31
• 3.5 非穩(wěn)態(tài)問題求解技巧31-32
• 3.6 網(wǎng)格無關(guān)性分析32-35
• 3.7 各參數(shù)對(duì)氧化床性能影響35-48
• 3.7.1 氧化床內(nèi)溫度分布35-37
• 3.7.2 換向（半）周期37-40
• 3.7.3 進(jìn)氣流速40-41
• 3.7.4 甲烷濃度41-43
• 3.7.5 乏風(fēng)進(jìn)氣溫度43-46
• 3.7.6 氧化床長(zhǎng)度46-48
• 3.8 本章小結(jié)48-49
• 4 多孔介質(zhì)模型下氧化床阻力特性研究49-58
• 4.1 多孔介質(zhì)模型49-52
• 4.1.1 多孔介質(zhì)基本概念49-50
• 4.1.2 多孔介質(zhì)模型簡(jiǎn)介50-51
• 4.1.3 多孔介質(zhì)模型基本設(shè)置51-52
• 4.2 氧化床基本阻力特性52-54
• 4.2.1 氧化床冷態(tài)下的壓強(qiáng)損失52-53
• 4.2.2 氧化床熱態(tài)下的壓強(qiáng)損失53-54
• 4.3 各參數(shù)對(duì)氧化床壓強(qiáng)損失的影響54-57
• 4.3.1 進(jìn)氣流速54-55
• 4.3.2 甲烷濃度55-56
• 4.3.3 換向半周期56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 優(yōu)化結(jié)果及拓展性運(yùn)用58-67
• 5.1 模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比58-59
• 5.2 裝置性能主要影響因素的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)59-63
• 5.2.1 正交實(shí)驗(yàn)表的建立60-61
• 5.2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析61-63
• 5.3 拓展性運(yùn)用63-65
• 5.3.1 工業(yè)化裝置簡(jiǎn)介63
• 5.3.2 模型的建立63-65
• 5.3.3 數(shù)值模擬方案65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 6 結(jié)論及展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)68
• 6.3 后續(xù)研究工作展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 作者簡(jiǎn)介74
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74
• 在學(xué)期間參加的科研項(xiàng)目74-75
• 附錄75-76

【引證文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王鵬飛;煤礦乏風(fēng)低濃度瓦斯熱逆流氧化理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2012年

本文編號(hào)：620389