矿井乏风余热回收和除尘实验研究

煤矿在开采的过程中会产生数量巨大的低温热源,如果能合理利用,将产生丰厚的经济效益和环境效益。设计了矿井乏风余热回收净化系统,采用多级喷淋对矿井乏风进行显热回收并除尘。实验研究各级喷淋换热效率及除尘效率,并分析其影响因素。实验结果表明:当整体水气质量流量比为0.649 8、单级水气质量流量比为0.324,且环境温度为17℃时,乏风两级喷淋后水温可以升高约3.4℃,喷淋室风侧换热总效率为82.72%;乏风温度越高,各级换热效率越高;乏风湿度越大,各级换热效率和换热总效率增加,但湿度超过70%后效率变化不明显;乏风速度增大,各级换热效率降低;喷淋室入口水温升高,各级换热效率降低;随着风速的升高,除尘效率降低。当风速1 m/s时,喷淋室的平均除尘效率约为55%。

矿井乏风逆流氧化床温度分布和工作特性研究

为了给矿井乏风逆流氧化装置设计提供理论依据,数值模拟研究了逆流氧化床温度分布和工作特性.结果显示:逆流氧化床内固体蜂窝陶瓷的蓄热和释热效应,使得含甲烷气体成分极低的模拟矿井乏风在其内能够自维持逆流高温氧化.数值模拟中逆流氧化床轴向中心线上M形温度分布特点与实验结果一致.逆流氧化床轴向中心线上温度分布、出口温度值、化学反应速率分布、气固两相间单位容积换热量分布主要受往复半周期、混合气体中甲烷气体质量分数和混合气体质量流量等参数影响.

矿井乏风作为大型燃煤锅炉助燃风的应用分析

大型燃煤锅炉采用矿井乏风助燃的方式具有一定的可行性。针对国内某电站锅炉乏风掺混二次风利用进行计算,采取单回风井对单台炉的乏风输送方式,掺混后甲烷浓度可降为0.1%,能够节约锅炉2.8t/h的燃煤量。为保证乏风助燃技术的安全利用,必须严格监控瓦斯浓度变化,防止矿井瓦斯突变造成高浓度瓦斯进入锅炉造成安全事故。

某600 MW机组锅炉矿井乏风/煤粉耦合燃烧特性数值模拟

使用涡耗散模型,对某600 MW机组锅炉掺烧矿井乏风后的燃烧特性进行了数值模拟,研究了乏风体积分数对锅炉燃烧特性及NO_x生成特性的影响。结果表明:随着乏风体积分数的上升,主燃烧器区域内炉膛平均温度降低幅度最高为30 K,降低幅度并不明显,主燃烧器区域上层平均温度先上升后降低;在整体上炉膛截面氧体积分数随着甲烷体积分数的上升而降低,一氧化碳体积分数随着甲烷体积分数升高而升高;掺烧矿井乏风后,CDEF层燃烧器区域内NO_x质量浓度随着甲烷体积分数上升而上升,AB层燃烧器区域上层炉膛截面NO_x质量浓度随着甲烷体积分数上升而降低,降低幅度最多为253.21 mg/m^3;掺烧甲烷体积分数为1.5%的矿井乏风后,炉膛出口处NO_x质量浓度从569.64 mg/m^3降至519.24 mg/m^3,降低幅度为8.85%。说明锅炉掺烧矿井乏风不仅能够节约资源和保护环境,还有助于降低NO_x的排放。

矿井乏风对锅炉燃烧特性影响

对某2 027 t/h四角切圆燃煤锅炉采用矿井乏风作为一次风和二次风的燃烧工况进行数值模拟,在验证模型可行性的基础上,研究了乏风中甲烷体积分数对炉膛温度以及NOx排放的影响。结果表明:随着乏风中甲烷体积分数的增加,炉膛内燃烧区平均温度最大增加53 K;炉膛中氧体积分数和NO质量浓度及煤粉燃尽率随着乏风中甲烷体积分数的升高而降低,而CO变化趋势相反;炉膛出口NO平均质量浓度从388.21 mg/m3降低至318.88 mg/m3,降低幅度达到17.80%。使用矿井乏风作为锅炉一次风和二次风能够有效降低NOx的排放。

矿井乏风余热回收装置的设计研究

本文对四台矿倒锥形扩散塔乏风余热回收热泵技术项目的研究作了简单介绍,重点介绍了该项目倒锥形扩散塔矿井乏风余热回收装置的设计,为四台矿新建回风立井水源热泵项目提供了理论支撑和技术指导。

矿井乏风逆流式氧化技术阻力实验研究

本文介绍了矿井乏风氧化技术的两种方案(TFRR和CFRR)及当前的国内外研究进展情况。介绍了抽气余热锅炉式热逆流氧化技术的实验平台及冷态阻力特性研究;利用所得实验数据回归冷态阻力无量纲关系式,对冷态关系式进行温度修正,对比实测值和计算值,表明冷态实验结果能用于热态实验设备选型。

矿井乏风流作为锅炉供风的燃烧分析

矿井乏风作为一种不可再生资源直接排放到大气中,不仅造成了资源的浪费,而且加剧了温室效应。为达到节能减排的目的,如何利用低浓度瓦斯是迫切需要研究的课题。首先介绍将矿井乏风作为锅炉供风进行燃烧计算,通过热力计算对比分析其热经济性,并对低浓度甲烷的应用前景进行了展望。其次,通过应用计算流体动力学软件F luent模拟锅炉炉膛内的燃烧,模拟在不同条件下炉膛内的燃烧情况,分析矿井乏风流作为锅炉供风的可行性,为合理利用矿井乏风提供实验依据。

间壁式取热热泵系统在某煤矿矿井乏风余热回收中的应用

在国家推进煤炭行业节能减排,实现转型升级的大背景下,充分利用煤矿优质余热资源实现矿区清洁供暖有着广泛的发展前景。本文介绍了陕西某煤矿应用间壁式取热热泵系统提取矿井乏风余热,满足副平硐井筒保温防冻以及联建楼供暖的热需求,从而代替原有燃煤锅炉,达到环保排放要求的工程实例。该系统投运一个采暖季后,运行费用98.38万元,节约标煤1396t,减排各类污染物共计约0.39万t,该系统有着良好的经济效益和环境效益。

间壁式取热热泵系统在陕北某矿区矿井乏风余热利用的应用研究

为了减少燃煤锅炉燃烧煤炭时造成的能源浪费以及排放大量污染物造成的环境污染。采用间壁式取热热泵系统方案用来回收矿井乏风余热以满足该矿区副平硐井筒保温防冻要求以及联建楼供暖所需的热负荷,解决远距离乏风取热的问题。确定系统方案后,根据矿区场地条件,对间壁式取热热泵系统进行设计,对系统的核心设备进行选型计算,取热部分共设计10台乏风取热装置,单台取热量为360kW,耦合4台涡旋式水源热泵机组,单台热泵机组制热量为1200kW,井筒防冻设计采用6台热管式空气加热机组,单台机组的空气加热量为650kW。在系统投入运行后,通过对系统实际运行情况的实测,分析系统运行效果。在系统投入运行后,通过对系统实际运行情况的实测,分析系统运行效果。现场实测结果表明:系统乏风取热侧的平均取热量为2276.19kW,取热效率为63.23%,系统用户侧的平均供水温度为50.8℃,系统总体综合能效比为2.82,热管式空气加热机组的空气加热平均温度为19℃,井筒内的实测混风温度均大于2℃,联建楼室内供暖温度稳定在21~24℃,间壁式取热热泵系统在该矿区运行稳定可靠,井筒防冻以及建筑供暖符合设计要求。间壁式取热热泵系统相比该矿区原有燃煤供热形式,每年可节省运行费用244.43万元,节省标煤1591.55吨,减排各类污染物共计5465.2t,真正地实现了矿区“采煤不燃煤”的绿色发展理念。

利用水源热泵回收矿井乏风低焓热能用于井筒防冻的实践——绿色矿山建设案例

在辅助提升井距离回风井较近且距离工业广场较远时,可以利用矿井乏风温度全年基本恒定的特点,使用喷淋式换热器及水源热泵技术,将大量低焓热能通过卡诺循环转换为高位热能,解决井筒防冻的热源问题。是促进节能减排,推进循环经济,实现绿色矿山建设的途径之一。

矿井乏风通入燃煤锅炉混烧的最佳配伍参数研究

为优化矿井乏风通入燃煤锅炉的配伍参数,采用Design-Expert软件的响应面分析法,以燃煤锅炉的主燃区顶端水平面平均温度和燃尽区顶端水平面的NO平均浓度为评价指标,按照3因素3水平正交组合设计试验方法,研究乏风中甲烷体积分数、燃尽风风率以及锅炉负荷的不同配伍比例对燃煤锅炉的变化影响,并建立3个因素的评价指标数学模型,分析各因素的主次关系和因素间交互作用大小,使得锅炉中煤粉放热量和氮氧化物的生成量均达到理想水平。研究结果表明:单因素中燃尽风风率对温度的影响最大,锅炉负荷对NO生成影响最大,交互作用下燃尽风风率与锅炉负荷对温度的影响和对NO浓度的影响均最显著。最优配伍参数为:乏风中甲烷浓度0.25%、燃尽风风率33.51%、锅炉负荷564.11 MW,在此参数下的温度响应值为1691.41、NO浓度响应值为0.00031589。在最优参数下得到的预测值与试验值的误差在允许范围内,即吻合度较好,可为四角切圆锅炉掺烧矿井乏风提供参考。

不同矿井乏风瓦斯体积分数燃烧特性模拟研究

采用组分输运模型对矿井乏风与空气混合气体在二维锥形燃烧器的燃烧过程进行了研究,分析了不同体积分数的瓦斯燃烧特性。结果表明:矿井乏风沿着中心轴线方向射入热氛围后遇热,在燃烧器中心轴线方向发生多点自燃现象,瓦斯浓度降低2.67%,燃烧器出口处二氧化碳浓度达到了0.0319%;随着乏风体积分数提高,燃烧器内氧化性气氛较强,一氧化碳和二氧化碳体积分数生成量显著增加,分别达到867.61%和283.02%;当瓦斯体积分数小于0.1%,氛围温度不会对燃烧器内瓦斯的燃烧反应产生影响,当瓦斯体积分数为0.2%~0.4%,其贫燃温度为400℃,随着体积分数进一步提高,贫燃温度逐步降低。表明煤矿乏风超低浓度瓦斯通入燃煤锅炉作为辅助燃料进行氧化增热是可行的。

矿井乏风逆流氧化反应的数值模拟

在理论分析和合理简化的基础上,建立了矿井乏风逆流氧化的一维数学模型。并采用计算流体力学(CFD)软件(Fluent)模拟了其逆流氧化反应过程,探讨了主要工况参数(如流速、当量比和半周期)对逆流氧化反应温度和反应速率的影响。模拟了半周期为30s、当量比为0.2、流速分别为0.06,0.1和0.2 m/s时温度场和反应速率的分布情况。总结出有关逆流氧化反应装置的燃烧特性以及工况参数对其燃烧特性影响的规律,对提高其燃烧效率和能源的利用率有重要作用。

乏风流速与燃烧温度之间关系的实验研究

通过配置浓度为0.75%的极低浓度甲烷来模拟矿井乏风,使0.75%浓度的甲烷以不同的速度通过不同温度高温炉膛,收集炉膛排除的气体,并对收集气体进行测试,以得到矿井乏风高温氧化的条件和规律。实验通过调整进入炉膛的乏风流速和炉膛温度以得到乏风在不同流速不同温度下的氧化情况。结果表明,相同浓度的乏风以不同流速通过高温炉膛时,其流动速度越大,其完全氧化所需要的炉膛温度越高;其流动速度越小,其开始氧化所需的温度越低。

热泵技术利用乏风余热联合供暖的优势

榆林某煤矿计划改造地面建筑供暖设施及主井井口供暖方式,以达到节能环保平稳运行的目的。在通过理论计算的方式论证了副井乏风余热可满足该矿地面建筑供暖需要后,对比了现行的5种主要供暖方式的综合成本;接着,陈述了通过双级螺杆压缩式热泵机组和超低温空气源热泵利用矿井乏风余热联合供暖的优势,并列举了该供暖方式的应用实例。分析认为,该供暖方式为西北地区的矿区冬季供暖环保节能节电节效做出了样板,值得广大的煤炭企业重视并推广。

低浓度风流瓦斯提取及分离富集技术研究现状分析

文章基于我国煤矿乏风中瓦斯排放和利用的现状分析,系统总结了目前低浓度瓦斯提取技术发展趋势和矿井乏风瓦斯利用技术现状,指出了矿井乏风中瓦斯利用研究,将是瓦斯提纯与利用的研究趋势,此研究也是改善我国能源结构、缓解能源危机和保护环境的重要举措,具有重要的理论和现实意义。

屯兰矿风排低浓度瓦斯氧化利用技术研究

为合理充分利用煤矿风排瓦斯,实现煤矿安全生产、减少温室气体排放、降低环境污染、利用清洁能源,屯兰矿在石家河回风井建设开发了处理能力10万Nm3的风排瓦斯氧化装置,配备相应安全输送系统和额定出力7 MW蒸汽锅炉,回收热量用于产生3.82 MPa/450℃过热蒸汽,年减排纯瓦斯量931.2万Nm3,折合14.02万t,年产蒸汽8万t,经济、社会效益显著。

北方某煤矿风井场地清洁供热方案研究

煤矿燃煤锅炉存在效率低、维运成本高、环保排放不达标、环保处理费用高等诸多问题,不能满足供热的经济运行需求。个别煤矿可利用的矿井乏风余热和空压机余热却被白白浪费,因此,结合风井场地的现有余热资源条件重新规划供热热源,降低运行费用的同时契合国家节能环保规划趋势。对煤矿余热资源情况进行详细了解,收集国家政策、当地气象参数、当地执行电价等基本资料;对建筑采暖负荷、井筒防冻负荷进行供热负荷分析;计算矿井乏风余热负荷和分析空压机余热,得出供热平衡。工艺规划设计方案包括热源机组选型,乏风取热箱、井口空气加热机组选型,配电负荷表、工艺系统设备控制等内容。进行经济效益分析,并横向与燃煤锅炉进行环境效益分析。回收矿井的乏风余热和空压机余热,采用矿井余热热能,利用系统供热新技术,满足井口防冻、建筑采暖的供热需求,替代传统供热方式。余热综合利用方式契合国家节能环保政策,相比燃气锅炉,采用余热供热后,经济效益显著。余热技术被应用于煤矿行业井口保温、建筑采暖方面,有成熟的技术基础。采用热泵供热技术进行机电一体化集中控制,系统的负荷自动调节能力强,且热泵供热运行自动化程度高,仅少量人员巡视运营即可,维护简单。

温度对极低浓度瓦斯氧化影响的研究

通过配置浓度为0.75%、0.5%和0.25%的极低浓度甲烷来模拟矿井乏风,使三个浓度的甲烷通过高温炉膛,收集炉膛的气体,并对收集气体进行测试,以得到矿井乏风高温氧化的条件和规律,通过调整炉膛温度以得到不同温度下极低浓度甲烷的氧化情况。结果表明,甲烷浓度越高则氧化所需的温度越低;甲烷浓度越低,氧化所需的温度越高;根据实验研究得出极低浓度甲烷在锅炉炉膛中在750℃左右时开始被氧化,甲烷浓度逐渐降低,且在800℃左右时能完全氧化。