不同结构形式煤矿瓦斯氧化装置对热量提取影响的研究

摘要

随着煤矿开采瓦斯抽采量的日益增加，以及社会环保意识的增强，煤矿瓦斯高效利用的被关注度显著提高。对于像煤矿乏风这种超低浓度、排放量大、对大气温室效应影响恶劣的瓦斯气体，如何经济利用成为重要问题。为了提高煤矿超低浓度瓦斯利用的经济效益，通常是通过提高瓦斯氧化装置热效率来满足煤矿对热量的更多需求。
　　煤矿瓦斯氧化装置利用瓦斯中的微量甲烷(CH4)进行高温蓄热氧化反应，并利用反应过程中放出的热量[1]，满足煤矿不同热量需求，从而实现低浓度瓦斯气体的有效利用。目前，煤矿瓦斯氧化装置受其投资成本高、回报率低的影响，推广难度较大。而提高装置热量利用效率，能够在一定程度上提高经济效益、缩减投资回报周期，缓解上述问题。本文以两种不同结构煤矿瓦斯氧化装置为研究对象，研究了影响氧化装置热量利用的因素，分析了提高氧化装置热利用效率的主要方式，得到如下结论:
　　(1)根据煤矿瓦斯氧化装置的工作原理及两种进气结构形式，结合不同热交换器技术原理，分析讨论了热量提取效率的差别。结果表明，换热器在垂直进气结构氧化装置较水平进气结构易于布置，不受热冲击影响;垂直进气结构装置，加热启动效率高，启动时间为水平进气结构的20％;两种结构中，切换时间对热效率影Ⅱ向均偏小。
　　(2)根据氧化装置热平衡分析和温度场分布情况，分析氧化装置不同结构对控制温度场的具体要求，及对热量提取能力的影响。结果表明，垂直进气结构瓦斯氧化装置相较于水平进气结构温度场不受热量向上漂移影响，温度场较均匀，装置整体热效率较高，综合热量利用效率高。
　　(3)结合实际工程应用项目，瓦斯氧化装置的结构对热量的取热方式、热效率、散热方式等进行了的试验论证。结果表明，垂直进气结构瓦斯氧化装置实际综合热效率为20％，水平进气结构瓦斯氧化装置实际综合热效率为6％，启动效率垂直进气结构高，节能效果好，将有效促进垂直进气结构瓦斯氧化装置的推广。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 煤矿瓦斯氧化装置技术现状

1．3 煤矿瓦斯氧化装置热量利用的主要形式

1．4 本文研究的主要内容

第二章 煤矿瓦斯氧化装置的主要技术特点

2．1 瓦斯氧化装置的工作原理

2．2 瓦斯氧化装置的两种不同结构

2．2．1 氧化装置的分类

2．2．2 两种常见氧化装置结构比较分析

2．2．3 两种结构换热方式及换热器安装位置设计布局要求

2．2．4 加热方式与装置启动

2．2．5 换向时间确定

2．3 瓦斯氧化装置的关键技术分析

2．4 瓦斯氧化装置的热效率分析

2．5 本章小结

第三章 煤矿瓦斯氧化装置的取热方式分析

3．1 瓦斯氧化装置不同结构取热特点及要求分析

3．1．1 水平进气氧化装置换热结构

3．1．2 垂直进气氧化装置换热结构

3．2 瓦斯氧化装置温度场对取热的效率的影响

3．3 瓦斯氧化装置热平衡分析

3．4 瓦斯氧化装置热利用方式及意义

3．5 本章小结

第四章 不同结构煤矿瓦斯氧化装置热量提取的应用对比

4．1 某煤矿瓦斯氧化装置水平进气结构制取过热蒸汽发电热效率分析

4．1．1 项目简介

4．1．2 项目运行效果

4．1．3 热利用设计前后对比分析

4．1．4 水平进气结构取热方式小结

4．2 某煤矿瓦斯氧化装置垂直进气结构制取过热蒸汽发电热效率分析

4．2．1 项目简介

4．2．2 项目运行效果

4．2．3 热利用设计前后对比分析

4．2．4 垂直进气结构取热方式小结

4．3 本章小结

第五章 总结及展望

5．1 全文总结

5．2 不足之处及工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况