煤矿乏风催化氧化技术的数值模拟研究

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文题目堪芷至区催丝氢丝基丕笪塑值攫赵巫塞日期：二0一四年五月二十六日北京化工大学学位论文原创性声明YIII12IJ6II2IU8I[81141I14U本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：!蔓缝日期：塑!生生笪目圭旦关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大

2、学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：高崩导师签名：噩查!12』日期：塑丝生!目圭旦日期：塑丝生《旦至目学位论文数据集中图分类号TQ032．4学科分类号530．2410论文编号

3、1001020140037密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名高娟学号2011200037获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码081701课题来源煤矿通风瓦斯工业项目研究方向反应器的数值模拟论文题目煤矿乏风催化氧化技术的数值模拟研究关键词煤矿乏风，流向变换反应器，催化氧化，操作参数，数值模拟论文答辩日期2013年5月26日木论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师贾志刚高工北京化工大学化工机械评阅人1雍兴跃研究员北京化工大学环境工程技术评阅人2芦涛副教授北京化工

4、大学工程热物理评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席李春喜教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员1雍兴跃研究员北京化工大学环境工程技术答辩委员2王际东副教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员3刘伟教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员4刘丽英副教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员5江：一．四．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类-Sfc码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要煤矿乏风催化氧

5、化技术的数值模拟研究目前，我国每年煤矿通过乏风排放200亿立方米甲烷。既向大气排放了大量的温室气体，又浪费了清洁能源。亟需对乏风进行治理和有效利用。流向变换催化氧化方法是一种蓄热式氧化法。它能够氧化乏风中极低浓度甲烷，将乏风当成低热值燃料利用。研发该技术具有节能和环保的双重意义。本文建立了一个描述乏风流向变换催化氧化反应器中催化氧化过程的一维非均相催化燃烧数学模型。该模型较好地兼顾了计算的精度和计算效率。利用该模型进行了如下几方面的研究：(1)研究结构参数对反应器性能影响。反应器床层温度随内径的增大而升高；在催化剂足量的情况下，床层温度

6、随催化段长度的增大而降低。表观气速为O．1m／s时，床层温度随蓄热段长度的增大而降低；表观气速为O．15m／s时，随蓄热段长度的增大，床层内最高温度升高到一定值后不变，催化段长度为0．4m时的最佳床层结构比例为1．2～2．0。(2)研究操作参数对反应器性能影响。增大进气浓度能够有效地提高床层整体温度，增大抽气系数能够降低床层温度。换向周期和表观气速存在临界值，临界值以内，床层温度随换向周期和表观气速的增大而升高；超过临界值，继续T北京化工大学硕士学位论文增大，床层温度降低。(3)给定进气浓度和表观气速下反应器的操作参数取值范围研究。研究

7、了在进气浓度为O．35％和表观气速为O．143m／s两种情况下，反应器的操作参数取值范围。结果表明：操作范围内存在最优操作区、飞温区和熄火区。操作点只有在最优操作区域范围内，反应器才能正常运行。当进气浓度出现波动时，可以通过调整换向周期的大小来维持操作点在最优操作区域范围内。(4)利用操作参数预测反应器性能的数学模型研究。利用均匀设计方法，回归出反应器最高温度与操作参数之间关系的模型方程。由回归方程可得到：进口浓度二次方和表观气速的交互作用对反应器性能影响最显著。回归出的模型方程能够有效地预测反应器内最高温度，对反应器控制有帮助。关键字

8、：煤矿乏风，流向变换反应器，催化氧化，操作参数，数值模拟ABSTRACTTHENUMERICALSIMULATIoNONREGENERATIVECATALYTICOⅪDATIONTECHNOLOGYOFCO