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低濃度瓦斯著火溫度與火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘膶?shí)驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間:2017-09-02 16:23

  本文關(guān)鍵詞:低濃度瓦斯著火溫度與火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘膶?shí)驗(yàn)研究


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【摘要】:瓦斯是煤礦開采過程中的伴生氣體,主要的可燃成分是甲烷,空氣中瓦斯的爆炸極限是5%~15%。煤礦安全規(guī)程規(guī)定:瓦斯的利用濃度必須高于30%,而低于30%的低濃度瓦斯氣體只能排放到空氣中。甲烷是溫室效應(yīng)氣體,甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的21倍,所以低濃度瓦斯的排空不僅造成了資源的浪費(fèi),也造成了環(huán)境的污染。若是將低濃度瓦斯用于發(fā)電,其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益都是十分顯著的。為了將低濃度瓦斯直接應(yīng)用于煤粉鍋爐進(jìn)行發(fā)電,有必要對低濃度瓦斯和低濃度瓦斯與煤粉的耦合體系的著火溫度以及火焰?zhèn)鞑ヌ匦赃M(jìn)行研究。本文基于氣體燃燒理論,自行設(shè)計(jì)并搭建了著火溫度與火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膶?shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究了甲烷濃度、氧氣濃度、初始溫度等因素對低濃度瓦斯著火溫度與火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊懸?guī)律。在此基礎(chǔ)上,分析了煤粉濃度、煤粉粒徑、揮發(fā)分等因素對低濃度瓦斯與煤粉耦合后的著火溫度以及火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊懸?guī)律。研究結(jié)果表明:當(dāng)甲烷濃度增加時(shí),低濃度瓦斯的著火溫度先降低后升高。在甲烷濃度為6%時(shí),著火溫度最低,為764℃;當(dāng)甲烷濃度低于6%時(shí),氧氣濃度的增加會(huì)使混合氣體的著火溫度降低;當(dāng)甲烷濃度高于6%時(shí),氧氣濃度的變化對混合氣體的著火溫度幾乎沒有影響。當(dāng)混合氣體的初始溫度從20℃預(yù)熱到180℃時(shí),混合氣的著火溫度降低了10℃?諝庵,低濃度瓦斯的可燃極限為5.5%~15%;隨著甲烷濃度的增加,混合氣體的火焰?zhèn)鞑ニ俣认仍黾雍鬁p小,當(dāng)甲烷濃度為9.5%時(shí),混合氣體的火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?管道出口處的速度可達(dá)181m/s,且離點(diǎn)火端的距離越遠(yuǎn),火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱。與低濃度瓦斯相比,低濃度瓦斯與煤粉耦合后的著火溫度降低,當(dāng)甲烷濃度增加時(shí),耦合體系的著火溫度增加,若甲烷濃度不變,隨著煤粉濃度的增加,耦合體系的著火溫度先降低后上升,存在最佳煤粉濃度,使得耦合體系的著火溫度最低;隨著煤粉粒徑的減小,低濃度瓦斯與煤粉耦合體系的著火溫度降低;隨著煤粉揮發(fā)分的增加,低濃度瓦斯與煤粉耦合體系的著火溫度降低。與低濃度瓦斯相比,低濃度瓦斯與煤粉耦合體系的可燃上限和下限均有所降低,當(dāng)煤粉中揮發(fā)分含量為8.99%且煤粉濃度為100g/m3時(shí),耦合體系的可燃下限為3.5%,可燃上限為14.5%。耦合體系的火焰?zhèn)鞑ニ俣入S著煤粉濃度的增加先增加后減小,存在最佳煤粉濃度,使得耦合體系的火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?隨著煤粉粒徑的減小,低濃度瓦斯與煤粉耦合體系的火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾?隨著煤粉揮發(fā)分的增加,低濃度瓦斯與煤粉耦合體系的火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾印?br/> 【關(guān)鍵詞】:低濃度瓦斯 耦合體系 著火溫度 可燃極限 火焰?zhèn)鞑ニ俣?/strong>
【學(xué)位授予單位】:太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TD712
【目錄】:
  • 摘要3-5
  • ABSTRACT5-11
  • 第一章 緒論11-25
  • 1.1 課題背景及意義11-12
  • 1.2 研究現(xiàn)狀12-24
  • 1.2.1 低濃度瓦斯增濃技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-16
  • 1.2.2 低濃度瓦斯發(fā)電的研究現(xiàn)狀16-23
  • 1.2.3 低濃度瓦斯燃燒特性的研究現(xiàn)狀23-24
  • 1.3 本文主要研究內(nèi)容24
  • 1.4 本章小結(jié)24-25
  • 第二章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-39
  • 2.1 低濃度瓦斯著火溫度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25-30
  • 2.1.1 配氣系統(tǒng)25-27
  • 2.1.2 點(diǎn)火系統(tǒng)27-29
  • 2.1.3 旁路系統(tǒng)29-30
  • 2.2 低濃度瓦斯與煤粉耦合體系著火溫度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)30-34
  • 2.2.1 配氣系統(tǒng)30-31
  • 2.2.2 配粉系統(tǒng)31-32
  • 2.2.3 點(diǎn)火系統(tǒng)32-34
  • 2.3 低濃度瓦斯與煤粉耦合體系火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)34-37
  • 2.3.1 配氣系統(tǒng)34-35
  • 2.3.2 配粉系統(tǒng)35
  • 2.3.3 測量系統(tǒng)35-37
  • 2.4 本章小結(jié)37-39
  • 第三章 低濃度瓦斯著火溫度與火焰?zhèn)鞑サ膶?shí)驗(yàn)39-55
  • 3.1 著火溫度實(shí)驗(yàn)39-46
  • 3.1.1 甲烷氧化反應(yīng)機(jī)理41-43
  • 3.1.2 著火溫度實(shí)驗(yàn)程序43
  • 3.1.3 甲烷濃度對混合氣體著火溫度的影響43-44
  • 3.1.4 氧氣濃度對混合氣體著火溫度的影響44-45
  • 3.1.5 初始溫度對混合氣體著火溫度的影響45-46
  • 3.2 混合氣體的可燃極限46-48
  • 3.2.1 可燃極限的定義46-47
  • 3.2.2 可燃極限的計(jì)算47-48
  • 3.2.3 低濃度瓦斯的可燃極限48
  • 3.3 低濃度瓦斯火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膶?shí)驗(yàn)48-53
  • 3.3.1 火焰?zhèn)鞑ニ俣?/span>48-49
  • 3.3.2 火焰的穩(wěn)定49-50
  • 3.3.3 層流火焰?zhèn)鞑サ膬?nèi)部結(jié)構(gòu)及傳播機(jī)理50-51
  • 3.3.4 甲烷濃度對混合氣體火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>51-52
  • 3.3.5 點(diǎn)火距離對低濃度瓦斯火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>52-53
  • 3.4 本章小結(jié)53-55
  • 第四章 耦合體系著火溫度與火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膶?shí)驗(yàn)55-65
  • 4.1 耦合體系著火溫度的實(shí)驗(yàn)55-60
  • 4.1.1 甲烷濃度對耦合體系著火溫度的影響56-57
  • 4.1.2 煤粉濃度對耦合體系著火溫度的影響57-58
  • 4.1.3 煤粉粒徑對耦合體系著火溫度的影響58-59
  • 4.1.4 煤粉揮發(fā)分對耦合體系著火溫度的影響59-60
  • 4.2 耦合體系火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膶?shí)驗(yàn)60-64
  • 4.2.1 耦合體系的可燃極限60-61
  • 4.2.2 煤粉濃度對耦合體系火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>61-62
  • 4.2.3 煤粉粒徑對耦合體系火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>62-63
  • 4.2.4 煤粉揮發(fā)分對耦合體系火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>63-64
  • 4.3 本章小結(jié)64-65
  • 第五章 結(jié)論及展望65-67
  • 5.1 結(jié)論65-66
  • 5.2 展望66-67
  • 參考文獻(xiàn)67-73
  • 致謝73-75
  • 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【相似文獻(xiàn)】

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3 實(shí)習(xí)記者 陳治國;低濃度瓦斯發(fā)電風(fēng)頭漸勁[N];中國電力報(bào);2005年

4 孫浩;重慶建首個(gè)低濃度瓦斯節(jié)能發(fā)電廠[N];經(jīng)理日報(bào);2007年

5 楊慶飛;蘆嶺礦籌建低濃度瓦斯電廠[N];經(jīng)理日報(bào);2007年

6 記者 劉玉珊邋通訊員 唐曉民;平煤四礦低濃度瓦斯發(fā)電走出新路[N];平頂山日報(bào);2007年

7 任媛;勝動(dòng)自主研發(fā)低濃度瓦斯發(fā)電新技術(shù)[N];中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2008年

8 記者 張勁光;彬長集團(tuán)利用低濃度瓦斯發(fā)電變廢為寶[N];咸陽日報(bào);2008年

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10 記者 孫洪濱;勝利油田低濃度瓦斯技術(shù)助力“零”排放[N];東營日報(bào);2010年

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3 劉成;煤礦高低濃度瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)[D];山東大學(xué);2011年

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5 劉海洋;黃陵礦業(yè)集團(tuán)低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2014年

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7 龐敏敏;低濃度瓦斯發(fā)電安全輸氣系統(tǒng)的智能控制研究[D];安徽理工大學(xué);2012年

8 張自強(qiáng);基于ARM的低濃度瓦斯發(fā)電供氣控制系統(tǒng)的研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

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本文編號(hào):779621


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