煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷氧化處理實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】： 我國(guó)每年通過(guò)煤礦乏風(fēng)排入大氣的甲烷約為130-170億m~3。甲烷的溫室效應(yīng)相當(dāng)于二氧化碳溫室效應(yīng)的21倍,對(duì)臭氧的破壞能力是二氧化碳的7倍。由于煤礦乏風(fēng)具有甲烷濃度低(＜0.1%)、富集難、氣量大等特點(diǎn),傳統(tǒng)的處理方式是直接排空,這造成了嚴(yán)重的污染和溫室效應(yīng)。本文針對(duì)此現(xiàn)狀,搭建了蓄熱式氧化處理實(shí)驗(yàn)裝置,并以熱力計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,研究了實(shí)驗(yàn)裝置各方面的熱力性質(zhì)和規(guī)律。 本文研究了低濃度甲烷的自燃溫度、溫升等熱力性質(zhì),并從能量平衡的角度對(duì)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上,把蓄熱室沿氣流方向的溫度分布看成類似于間壁式換熱器在相同條件下的溫度分布,對(duì)乏風(fēng)處理量為1000Nm~3/h的實(shí)驗(yàn)裝置的蜂窩陶瓷蓄熱室進(jìn)行了熱力計(jì)算和設(shè)計(jì)。 在熱力計(jì)算的基礎(chǔ)上,搭建了包含蓄熱室的裝置本體、換向系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。以甲烷濃度范圍為0.2%～1%的混合空氣作為模擬乏風(fēng),燃燒器產(chǎn)生高溫?zé)煔忸A(yù)熱蓄熱室的燃?xì)鈫?dòng)方式,對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的可行性、蓄熱室熱力性質(zhì)和氧化規(guī)律進(jìn)行了探索。 本文還對(duì)單臺(tái)處理規(guī)模10萬(wàn)Nm~3/h的乏風(fēng)氧化及能量利用裝置的經(jīng)濟(jì)性和投資回報(bào)率進(jìn)行了計(jì)算和分析。 研究結(jié)果表明,該技術(shù)理論上可以實(shí)現(xiàn),本文采用的熱力計(jì)算方法對(duì)蓄熱室的尺寸設(shè)計(jì)及裝置搭建具有指導(dǎo)意義。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置在一定預(yù)熱和濃度條件下能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定自維持運(yùn)行。經(jīng)濟(jì)性分析的結(jié)果也表明,該技術(shù)具有巨大的環(huán)境效益,在有CDM項(xiàng)目支持的條件下,該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)收益也十分可觀,具有在全國(guó)乃至全球大規(guī)模推廣的市場(chǎng)前景。 【關(guān)鍵詞】：煤礦乏風(fēng) 蜂窩陶瓷蓄熱體 熱力計(jì)算 實(shí)驗(yàn)研究 經(jīng)濟(jì)性分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外煤礦乏風(fēng)處理技術(shù)的現(xiàn)狀和進(jìn)展10-14
• 1.2.1 作為輔助燃料應(yīng)用的技術(shù)10-11
• 1.2.2 作為主要燃料應(yīng)用的技術(shù)11-14
• 1.2.3 總結(jié)14
• 1.3 本文的工作和研究?jī)?nèi)容14-17
• 1.3.1 計(jì)算研究15
• 1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究15
• 1.3.3 大規(guī)模處理裝置的經(jīng)濟(jì)性分析15-17
• 第二章 煤礦乏風(fēng)氧化裝置的工作原理17-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理17-18
• 2.2 系統(tǒng)能量平衡計(jì)算18-20
• 2.3 乏風(fēng)中低濃度甲烷的自燃溫度和氧化時(shí)間20-24
• 2.3.1 乏風(fēng)中低濃度甲烷自燃溫度的計(jì)算20-22
• 2.3.2 乏風(fēng)中低濃度甲烷的氧化時(shí)間22-24
• 2.4 乏風(fēng)自燃后溫升與CH_4濃度的關(guān)系24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第三章 蓄熱室熱力計(jì)算與設(shè)計(jì)27-38
• 3.1 設(shè)計(jì)目的27
• 3.2 設(shè)計(jì)規(guī)模27
• 3.3 計(jì)算原則27-28
• 3.4 基本計(jì)算公式28-31
• 3.5 計(jì)算結(jié)果31-37
• 3.5.1 計(jì)算說(shuō)明31-32
• 3.5.2 計(jì)算結(jié)果32
• 3.5.3 結(jié)果分析32-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第四章 乏風(fēng)氧化裝置實(shí)驗(yàn)研究及分析38-66
• 4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹38-44
• 4.1.1 配氣系統(tǒng)39
• 4.1.2 裝置本體39-42
• 4.1.3 換向系統(tǒng)42-43
• 4.1.4 啟動(dòng)系統(tǒng)43
• 4.1.5 測(cè)控系統(tǒng)43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)中溫度測(cè)點(diǎn)的分布44-45
• 4.3 蓄熱體冷態(tài)實(shí)驗(yàn)45-46
• 4.4 啟動(dòng)溫度場(chǎng)的研究和分析46-53
• 4.4.1 啟動(dòng)功率的計(jì)算46-48
• 4.4.2 啟動(dòng)方式48
• 4.4.3 啟動(dòng)溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析48-53
• 4.5 模擬乏風(fēng)氧化實(shí)驗(yàn)53-64
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析53-61
• 4.5.2 散熱損失計(jì)算61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 第五章 單臺(tái)處理能力十萬(wàn)Nm~3/h裝置的經(jīng)濟(jì)性分析66-74
• 5.1 能量利用收益66-67
• 5.2 CDM收益67-68
• 5.3 遠(yuǎn)期推廣收益68-69
• 5.4 投資回報(bào)率分析69-73
• 5.4.1 單臺(tái)處理能力10萬(wàn)Nm~3/h的氧化裝置的投資成本及回報(bào)率69-72
• 5.4.2 投資成本和甲烷轉(zhuǎn)化率對(duì)回報(bào)率的敏感性分析72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-77
• 6.1 研究總結(jié)74-75
• 6.2 需進(jìn)一步開展的工作75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷80-81
• 致謝81

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ATMOSPHERIC METHANE (CH_4)    M. A. K. Khalil; R. A. Rasmussen;

育肥豬舍甲烷排放濃度和排放通量的測(cè)試與分析    董紅敏;朱志平;陶秀萍;尚斌;康國(guó)虎;朱海生;石誼;

基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜遙測(cè)CH_4濃度    汪世美;劉文清;劉建國(guó);涂興華;楊立書;

甲烷濃度對(duì)批量生產(chǎn)金剛石涂層刀片的影響    滿衛(wèi)東;謝鵬;汪建華;孫蕾;余學(xué)超;

含氧煤層氣脫氧液化系統(tǒng)爆炸危險(xiǎn)性分析    李潤(rùn)之;司榮軍;茅曉輝;

全球及東亞地區(qū)甲烷濃度分布    商林;田文壽;

基于DFB LD的光纖甲烷濃度傳感系統(tǒng)研究    王鵬;張記龍;王志斌;李曉;田二明;閻鶴;

晉城礦區(qū)煤層氣綜合利用探討    董永師;

高氣壓CVD化學(xué)氣相沉積金剛石膜的發(fā)射光譜研究    翁國(guó)峰;馬志斌;

煤礦瓦斯和乏風(fēng)的開發(fā)與利用    

充分利用瓦斯 促進(jìn)我國(guó)減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)    鄧?guó)S;陳忠寧;

全球大氣溫室氣體衛(wèi)星遙感及其數(shù)據(jù)反演技術(shù)    張興贏;

瓦斯資源開發(fā)與利用前景分析    解波;羅昆;

陽(yáng)泉礦區(qū)韓莊井田煤層氣可采性初探    唐書恒;韓德馨;陳春琳;王洪林;

燃?xì)夤艿佬孤兑l(fā)爆炸的超壓場(chǎng)數(shù)值模擬    王楷;

煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展期待政策深化細(xì)化    羅佐縣

化“風(fēng)”為寶 變廢成錢    厲華

25人死亡,美發(fā)生26年來(lái)最嚴(yán)重礦難    閆亮

瓦斯發(fā)電技術(shù)云南找婆家    記者 李廖

中平能化積極打造低碳健康產(chǎn)業(yè)鏈    記者 楊沛潔

牽得氣源滾滾來(lái)    本報(bào)通訊員 陳曉紅　吳洲陽(yáng) 馬碩文

沁水煤田趙家窯勘探區(qū)瓦斯分布異?，F(xiàn)象的研究    平淵 段水云 吳慧芳 (山西煤田地質(zhì)勘探144隊(duì) 洪洞)

老企業(yè)力不從心    特約點(diǎn)評(píng) 激 流

神奇的細(xì)菌    周惠斌

低濃度瓦斯也可發(fā)電了    本報(bào)記者 周雁凌　季英德

空心金剛石微球制造與水下放電等離子體的初步研究    鄭仕健

硬質(zhì)合金刀具基體上金剛石涂層的制備及其附著性能的研究    楊仕娥

光學(xué)級(jí)金剛石厚膜應(yīng)用于紅外窗口的關(guān)鍵技術(shù)研究    陳榮發(fā)

大尺寸金剛石厚膜球冠制備機(jī)理與工藝研究    李多生

基于單片機(jī)控制的甲烷濃度監(jiān)控報(bào)警儀    李鴻燕

基于紅外吸收原理的甲烷濃度檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究    章蓬偉

CH_4/H_2系統(tǒng)電子助進(jìn)化學(xué)氣相沉積氣相過(guò)程研究    馬博琴

CAN總線通信技術(shù)在礦業(yè)生產(chǎn)甲烷濃度測(cè)試中的應(yīng)用研究    李洋

基于ARM和線陣CCD的甲烷濃度測(cè)量?jī)x的研究    趙景科

MPCVD等離子體發(fā)射光譜研究    吳建鵬

紅外吸收式甲烷濃度報(bào)警器研制    黃永亮

基于PIC16F1937單片機(jī)的礦井便攜式甲烷濃度測(cè)定儀    王美滋

基于TDLAS的激光遙測(cè)甲烷濃度技術(shù)的研究    王曉洋

基于ARM的在線甲烷濃度檢測(cè)儀    徐琴