礦井乏風(fēng)極低濃度甲烷高溫氧化應(yīng)用研究.pdf

1、礦井乏風(fēng)也稱為通風(fēng)瓦斯，其甲烷濃度極低，一般在1％以下，屬于極低濃度甲烷，這種濃度的甲烷在一般條件下不能被直接利用，如果對(duì)乏風(fēng)進(jìn)行分離提純，所耗費(fèi)的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)所獲取甲烷能量的價(jià)值是不經(jīng)濟(jì)的。世界每年排入大氣的瓦斯量約為2500萬(wàn)噸，2010年的排放量可能達(dá)到2800萬(wàn)噸，其中70％（中國(guó)為90％）來(lái)自礦井乏風(fēng)?？梢?jiàn)，每年通過(guò)礦井乏風(fēng)而浪費(fèi)的瓦斯能源量是相當(dāng)大的。同時(shí)，甲烷也是一種極具污染性的氣體，據(jù)有關(guān)資料顯示單位體積的甲烷所造成溫

2、室效應(yīng)的能力是CO2的21倍左右，甲烷對(duì)大氣中臭氧層的破壞能力也是相當(dāng)大的。所以礦井乏風(fēng)直接排空對(duì)環(huán)境造成了很大的破壞。總之：礦井乏風(fēng)是豐富而廉價(jià)的，如果能加強(qiáng)對(duì)這些長(zhǎng)期直排空的礦井乏風(fēng)的利用，無(wú)疑將會(huì)節(jié)約大量的能源，并且對(duì)環(huán)境保護(hù)有著直接而重要的意義。
　　 本文實(shí)驗(yàn)通過(guò)配置濃度為0.75％和0.5％的極低濃度甲烷來(lái)模擬礦井乏風(fēng)，使兩個(gè)濃度的甲烷通過(guò)高溫爐膛，收集爐膛排除的氣體，并對(duì)收集氣體進(jìn)行測(cè)試，以得到礦井乏風(fēng)高溫氧化的條

3、件和規(guī)律。實(shí)驗(yàn)通過(guò)調(diào)整爐膛溫度以得到不同溫度下極低濃度甲烷的氧化情況；通過(guò)改變氣體流速，調(diào)整極低濃度甲烷在高溫條件下的氧化時(shí)間，來(lái)進(jìn)一步得出極低濃度甲烷高溫氧化與氧化時(shí)間的關(guān)系。最后實(shí)驗(yàn)?zāi)M了氣體通過(guò)爐膛的情況，并用fluent軟件對(duì)爐膛內(nèi)部的相關(guān)情況進(jìn)行了模擬。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：
　　 （1）極低濃度甲烷在一定溫度下能夠被逐漸氧化。氧化所需的溫度與其濃度有關(guān)，一般條件下，甲烷濃度越高則氧化所需的溫度越低；甲烷濃度越低，氧化所需的溫

4、度越高。
　　 （2）極低濃度甲烷高溫氧化與氣體在高溫條件下持續(xù)的時(shí)間有關(guān)，氣體在高溫條件下持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，其氧化所需的溫度越低；氣體在高溫條件下持續(xù)的時(shí)間越短，氧化所需的溫度越高。
　　 （3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究得出極低濃度甲烷在鍋爐爐膛中應(yīng)該在850℃左右時(shí)即開(kāi)始被氧化，甲烷濃度逐漸降低，且在900℃左右時(shí)能被被完全氧化。并且根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出，若降低爐膛進(jìn)風(fēng)風(fēng)速，則極低濃度甲烷高溫氧化所需的溫度會(huì)更低。