礦井乏風極低濃度甲烷高溫氧化應用研究.pdf

1、礦井乏風也稱為通風瓦斯，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，如果對乏風進行分離提純，所耗費的能量要遠遠超過所獲取甲烷能量的價值是不經(jīng)濟的。世界每年排入大氣的瓦斯量約為2500萬噸，2010年的排放量可能達到2800萬噸，其中70％（中國為90％）來自礦井乏風?？梢?，每年通過礦井乏風而浪費的瓦斯能源量是相當大的。同時，甲烷也是一種極具污染性的氣體，據(jù)有關資料顯示單位體積的甲烷所造成溫

2、室效應的能力是CO2的21倍左右，甲烷對大氣中臭氧層的破壞能力也是相當大的。所以礦井乏風直接排空對環(huán)境造成了很大的破壞?？傊旱V井乏風是豐富而廉價的，如果能加強對這些長期直排空的礦井乏風的利用，無疑將會節(jié)約大量的能源，并且對環(huán)境保護有著直接而重要的意義。
　　 本文實驗通過配置濃度為0.75％和0.5％的極低濃度甲烷來模擬礦井乏風，使兩個濃度的甲烷通過高溫爐膛，收集爐膛排除的氣體，并對收集氣體進行測試，以得到礦井乏風高溫氧化的條

3、件和規(guī)律。實驗通過調(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間，來進一步得出極低濃度甲烷高溫氧化與氧化時間的關系。最后實驗模擬了氣體通過爐膛的情況，并用fluent軟件對爐膛內(nèi)部的相關情況進行了模擬。通過實驗得出：
　　 （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，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)的時間有關，氣體在高溫條件下持續(xù)的時間越長，其氧化所需的溫度越低；氣體在高溫條件下持續(xù)的時間越短，氧化所需的溫度越高。
　　 （3）根據(jù)實驗研究得出極低濃度甲烷在鍋爐爐膛中應該在850℃左右時即開始被氧化，甲烷濃度逐漸降低，且在900℃左右時能被被完全氧化。并且根據(jù)上面實驗結論得出，若降低爐膛進風風速，則極低濃度甲烷高溫氧化所需的溫度會更低。