收藏本站
《重庆大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

矿井通风瓦斯催化燃烧的数值模拟

李文俊  
【摘要】: 矿井通风瓦斯是指煤矿为安全生产通风后伴随回风流所排出的矿井瓦斯,由于其中甲烷浓度极低并且波动较大难以直接利用,一般都是直接排放,不仅浪费能源,而且严重污染了环境。研究直接利用矿井通风瓦斯的技术具有节能以及环保的双重意义。 本文通过在Fluent软件中导入多步表面反应机理进行数值模拟的方法对矿井通风瓦斯在蜂窝型燃烧器内催化燃烧的过程进行了研究。研究内容分为两部分,第一部分对矿井通风瓦斯在负载Pd和Pt催化剂蜂窝型燃烧器中催化燃烧的情况进行了稳态定壁温条件的数值模拟,对比研究了催化壁面温度,燃料入口速度,入口甲烷浓度的在一定范围内变化时两种催化剂的催化性能,选择了更适合矿井通风瓦斯在蜂窝型燃烧器内催化燃烧的催化剂;第二部分在第一部分的基础上,在非稳态绝热条件下研究了一种简单的燃烧系统的初始运行状况以及系统稳定后燃料入口温度、流场温度初值、燃料入口速度、入口甲烷浓度的变化对燃烧系统的影响。 第一部分的研究结果表明:在相同催化壁面温度下时,Pd催化剂对甲烷的催化活性要优于Pt催化剂。在壁面温度足够高的情况下,Pd催化剂能更好地适应较高的空速率。在入口甲烷浓度大幅降低得情况下,两种催化剂的稳定性表现不相上下,均属于可以接受的范围。综合多项性能指标,Pd催化剂更适合于作为矿井通风瓦斯在蜂窝型燃烧器内催化燃烧的催化剂。另外,该部分还对燃烧器的结构提出优化建议,燃烧器长度应适当缩短,孔隙密度可适当减小。 第二部分的研究结果表明:在边界条件为流场温度初值300K,燃料入口温度850K,燃料入口速度0.1m/s,入口甲烷体积浓度为1%的初始运行工况下计算得出甲烷转化率为85%,出口烟气最大温度能达到1140K。燃料入口温度的降低对燃烧效率有一些负面影响。但在流场初值为1000K,燃料入口温度下降到700K时,甲烷转化率依然有81%。流场初值是决定燃烧系统整体性能的一个重要因素,应保持在950K以上。燃料入口速度的增大虽然能提高一定的燃烧器功率,但会导致燃烧效率的大幅度降低。在本文计算的最低的0.2%甲烷体积浓度下,燃烧器虽然效率低下,但是反应并没有滞止,仍然能维持燃烧系统稳定运行。 本文的研究结果为相关课题的实验研究提供理论基础,为工业技术的研发设计提供参考。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TD712

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杜德娟;刘永启;毛明明;陈帅;郑斌;孟建;;预热催化氧化反应器的变参数模拟计算[J];山东理工大学学报(自然科学版);2013年03期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 钟北京,洪泽恺;甲烷微尺度催化燃烧的数值模拟[J];工程热物理学报;2003年01期
2 王光润;甲烷催化燃烧的实验研究[J];化学反应工程与工艺;1997年01期
3 宁成浩,陈贵锋;我国煤矿低浓度瓦斯排放及利用现状分析[J];能源环境保护;2005年04期
4 白延利;严河清;孙瑜;;Co_3O_4/Al_2O_3催化剂对甲烷低温燃烧的催化性能[J];武汉大学学报(理学版);2005年06期
5 谭炯,陈峰,万家义;燃气炉低温催化燃烧研究[J];西南民族学院学报(自然科学版);2002年02期
6 冉景煜;胡建红;张力;唐强;;微细腔内甲烷湿空气预混催化重整产氢特性[J];中国电机工程学报;2007年08期
7 鄢国振;;重组改制矿井通风瓦斯管理工作初探[J];中国高新技术企业;2009年22期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 伍亨;甲烷在微燃烧器内催化燃烧的数值模拟[D];清华大学;2004年
2 王艳杰;超低热值燃料催化燃烧燃气轮机系统特性研究[D];上海交通大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵敬源;邱永亮;;地下建筑热工环境的数值分析研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 苏华;;水电站地下隧洞换热计算模型比较[J];四川建筑科学研究;2009年05期
3 郭大勇;关勇;贾洪明;张晓光;齐兵;;厚板坯连铸结晶器流场数值模拟[J];鞍钢技术;2006年01期
4 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十二讲 流体运动基础[J];鞍钢技术;1998年05期
5 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十三讲 连铸结晶器中钢液流动的研究[J];鞍钢技术;1998年06期
6 杨双根,金开军,朱春玲;液冷组件热设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
7 潘晓东;唐健生;田竹君;李振兴;;花道泡水质模拟预测研究[J];安徽农业科学;2009年21期
8 王阳;赵连刚;;钢包吹氩精炼过程钢水流动与混合行为的研究[J];鞍山科技大学学报;2007年06期
9 冯亮花;刘坤;康小兵;蒋德阳;;步进式加热炉板坯温度场数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
10 叶云;刘峰;栗冀;洪林;张春宇;李向楠;;蓄热烧嘴内气体流动速度偏心数值研究[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高峰;李玉海;;三种侧送风方式下室内气流组织的数值模拟与分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
2 胡扬;桂卫华;;人工代谢技术在医药领域中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 周思柱;陈翔;吴汉川;祝克强;黄天成;;混砂车搅拌罐流场分析方法[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
4 李文涛;刘建禹;李文哲;;小型户用沼气锅炉的设计计算[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 蔡周全;李永怀;;Φ700 mm管道细水雾抑制瓦斯爆炸实验研究[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 张延松;李润之;茅晓辉;;低浓度瓦斯安全输送系统装备研究[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
7 石正军;唐涛;赵晓平;;多孔介质对自流式充气影响的数值模拟[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
8 李贵;孙蓓蓓;朱壮瑞;高晔;;基于FLUENT的发动机舱内部流场数值模拟[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
9 沈兴荣;冯学梅;蔡荣泉;;大型集装箱船桨舵干扰粘性流场的数值计算研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
10 许进;植仲培;李军;凌长明;;靠背式测速探头感受特性的数值模拟研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 顾璇;近地/海运动过程中的空气动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 徐远纲;大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用[D];华中科技大学;2010年
6 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
7 徐涛;电场作用下液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧的实验与数值模拟[D];华南理工大学;2010年
8 汪洋;微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究[D];浙江大学;2010年
9 刘显茜;生物多孔材料非稳态收缩及其对传热传质影响研究[D];昆明理工大学;2010年
10 龚玮;皮肤选择性光热解效应与光疗及热损伤的评估方法和技术[D];福建师范大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张战锋;塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟[D];华中农业大学;2010年
2 张艳利;局部通风掘进工作面换热系数计算方法研究[D];河南理工大学;2010年
3 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陈佩;三级轴流压气机湿压缩特性数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 舒春英;喷水推进泵流场数值模拟分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙宗贤;煤自然过程与临界着火条件的模拟研究[D];大连理工大学;2010年
9 崔广云;LED彩色打印机内部温度场的数值计算[D];大连理工大学;2010年
10 刘海朋;带有自由表面流动的N-S方程的数值解法[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 蒲舸;李文俊;闫云飞;;超低浓度甲烷气体催化燃烧数值模拟[J];重庆大学学报;2010年04期
2 毛明明;刘永启;高振强;唐帅;尤彦彦;;热逆流反应器的流动均匀性实验研究[J];煤炭学报;2011年08期
3 张强;杨祖照;李文彦;聂剑平;;甲烷催化燃烧研究进展[J];热力发电;2007年08期
4 杨仲卿;张力;唐强;;超低浓度煤层气能源化利用技术研究进展[J];天然气工业;2010年02期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱健;MEMS技术的发展与应用[J];半导体技术;2003年01期
2 叶青,金钧,陈永宝,王道;汽车尾气三效催化剂的现状、发展及动向[J];北京工业大学学报;2000年01期
3 叶华,方方,郑大威,戴乾圜,郑菁英,贾天聪;负载型钯催化剂完全氧化性能的研究[J];北京工业大学学报;1997年01期
4 刘晓为,邓琴,郭猛,兰慕杰,王喜莲;MEMS微电源技术[J];传感器技术;2003年07期
5 张同俊,彭江英,杨君友,李华芳;热电功能材料及其在发电和制冷方面的应用前景[J];材料导报;2002年05期
6 李政,王德慧,薛亚丽,李东海;微型燃气轮机的建模研究(上)——动态特性分析[J];动力工程;2005年01期
7 沈海权,李庚银,周明;联网燃气轮机的动态特性分析[J];电网技术;2004年16期
8 任建兴,章德龙,周伟国,李世魏,王鼎,张兴良;低热值高炉煤气在发电设备中的应用[J];上海电力学院学报;2001年02期
9 齐臣杰,刘理天,谭智敏;微电机和微动力MEMS[J];电子科技导报;1999年12期
10 徐龙君,鲜学福,刘成伦;煤层气污染控制及其资源化利用的研讨[J];矿业安全与环保;2000年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 霍丽萍,张兆文;合理核定矿井通风能力的探讨[J];山西煤炭;2002年03期
2 黄光球,陆秋琴,李金成;用粗糙集理论确定矿井通风经验公式的方法[J];化工矿物与加工;2003年07期
3 李秋东;;浅谈矿井通风经济效益问题[J];煤炭经济研究;1985年04期
4 王恺德;降低矿井通风阻力与防止煤层自燃[J];煤;1994年01期
5 陆秋琴;矿井通风中经验公式确定的遗传规划方法[J];西安科技学院学报;1997年02期
6 祝启坤;矿井通风系统的二级模糊综合评判[J];武汉化工学院学报;1997年01期
7 沈汉年;矿井通风阻力测定中位能计算方法初探[J];工业安全与环保;1999年04期
8 谢贤平,冯长根,王红绪;矿井通风设计的智能化研究[J];有色金属;2000年02期
9 华臻,范辉,李晋江,刘敬云,靳钟铭;虚拟现实在矿井通风中的可控可视化应用[J];煤矿机电;2003年05期
10 鲍侠杰;丰山铜矿矿井通风优化技术研究[J];湖南有色金属;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李建新;江广鑫;姜海滨;;矿井通风仿真系统的研究与应用[A];开滦矿区采矿技术与实践文集[C];2009年
2 王海桥;陈世强;郝小礼;;工业通风空调与矿井通风空调的差异[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
3 王幸;;矿井通风设计与管理智能化设想[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
4 李文节;周婷;;矿井通风网络解算的现状与展望[A];煤矿机电一体化新技术2011学术年会论文集[C];2011年
5 赵梓成;谢贤平;;矿井通风优化理论与技术进步[A];中国有色金属学会第三届学术会议论文集——科学技术论文部分[C];1997年
6 华臻;范辉;李晋江;刘敬云;靳钟铭;;虚拟现实在矿井通风中的可控可视化应用[A];煤矿机电一体化新技术及装备学术研讨论文专集[C];2003年
7 崔根全;;矿井通风不良的危害与防治[A];第十六届六省矿山学术交流会论文集[C];2009年
8 杨磊;姚江;孙豁然;柳小波;;基于ObjectARX开发的矿井通风软件研究与实现[A];2004年全国矿山信息化建设成果及技术交流会论文集[C];2004年
9 许天国;杨磊;孙豁然;;基于Object ARX在CAD下自动绘制矿井通风三维实体图[A];2004年全国矿山信息化建设成果及技术交流会论文集[C];2004年
10 魏乐平;;矿井通风安全监控系统的监察[A];江西省煤炭工业协会、江西省煤炭学会二○○四年工作暨学术年会学术论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 任润山 薛喜忠;邯矿集团实现安全生产两周年[N];邯郸日报;2009年
2 欣华;晋煤集团赵庄矿井竣工投产[N];中国矿业报;2007年
3 通讯员 刘统莉;王洼煤业公司通过自治区“双百工程”验收[N];固原日报;2009年
4 孙非;全国首个仿真煤矿教学基地落户兰州[N];地质勘查导报;2008年
5 周春燕;松藻煤电建立矿井通风智能管理系统[N];经理日报;2008年
6 王红斌;王庄矿依靠科技打造安全型矿井[N];经理日报;2008年
7 本报记者 赵加积 通讯员 张建林;西山煤电多项技术研发获重大突破[N];中国工业报;2009年
8 王红斌;王庄矿依靠科技打造安全型矿井[N];科技日报;2005年
9 丛妍;鞍山一企业研制出煤矿瓦斯预警系统[N];经理日报;2006年
10 郭维新;五阳煤矿强化措施确保全年生产任务[N];长治日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张仕和;突出矿井采掘接替与通风系统的动态模拟及优化[D];中国矿业大学;2012年
2 倪景峰;矿井通风仿真系统可视化研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
3 范京道;矿井风量波动与漂移的溯源分析研究[D];西安科技大学;2013年
4 范辉;基于虚拟现实技术的可控可视化矿井通风研究[D];太原理工大学;2007年
5 吴国珉;典型有色金属矿山矿井通风系统优化与防尘技术研究[D];中南大学;2008年
6 王洪德;基于粗集—神经网络的矿井通风系统可靠性理论与方法研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
7 胡汉华;金属矿山热害控制技术研究[D];中南大学;2008年
8 赵千里;金川矿井通风系统仿真及其应用研究[D];北京科技大学;2007年
9 王俭;基于安全分区的通风瓦斯风险控制研究[D];西安科技大学;2008年
10 丁翠;矿井巷道风流状态“关键环”实验与数值研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴风国;矿井通风系统安全评价与优化研究[D];河南理工大学;2012年
2 张明旭;基于仿真技术的矿井通风自动调节研究[D];昆明理工大学;2009年
3 陈珊珊;矿井通风辅助设计系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2012年
4 余伟伟;矿井通风信息处理系统中主要通风机优化选型模块开发[D];河南理工大学;2012年
5 屈世甲;矿井通风基础数据获取及网络图优化方法的研究[D];西安科技大学;2010年
6 易志根;矿井通风监控系统设计与开发[D];中南大学;2010年
7 陈刚;基于B/S共享模式矿井通风系统可视化研究及应用[D];江西理工大学;2011年
8 魏亚兴;矿井通风井巷热交换规律数值试验研究[D];中南大学;2012年
9 季现伟;基于三维条件的矿井通风网络解算系统研究[D];昆明理工大学;2011年
10 白雪松;王庄矿矿井通风仿真与优化改造研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026