煤矿乏风预热催化氧化装置的起动性能

搭建了煤矿乏风预热催化氧化实验装置,试验研究了当量加热功率、流量比例系数、进气甲烷体积分数对其起动性能的影响规律。结果表明：随着当量加热功率的增加,起动时间和起动能耗量均减少;随着流量比例系数的增加,起动时间和起动能耗量均明显增加;进气甲烷体积分数变化对升温曲线的影响不大,随着进气甲烷体积分数的增加,起动时间仅略微减少。当流量比例系数为0.35-0.40、当量加热功率为18-20 kW时,起动时间、起动耗能量和氧化床入口温度的平均增加速率均较小,装置起动性能良好。

煤矿乏风预热催化氧化装置的阻力特性试验

利用自行搭建的煤矿乏风预热催化氧化装置试验研究了表观流速、床层长度、反应室平均温度对其阻力损失的影响。试验结果表明,随表观流速的增大,反应室阻力损失呈线性增加;随床层长度增大,反应室阻力损失呈线性增加;随温度升高,反应室阻力损失有较大增加。对试验数据进行归纳分析,得到适用于冷热态的反应室阻力损失的试验关联式。

煤矿乏风瓦斯预热催化氧化装置数学模型

为了进一步研究低浓度瓦斯预热催化氧化特性,基于自主研发的预热催化氧化装置,建立甲烷预热催化氧化反应一维数学模型。利用一维非均质连续数学模型建立蜂窝陶瓷氧化床模型,该模型包括四个守恒方程:气相质量守恒方程、固相质量守恒方程、气相能量守恒方程、固相能量守恒方程;利用集总参数法建立预热器模型。通过Flex PDE软件数值计算蜂窝陶瓷氧化床温度分布规律,并与实验结果进行对比。计算结果表明:建立的数学模型基本符合甲烷催化氧化的反应特性,所得模拟结果与实验结果较为吻合;蜂窝陶瓷氧化床轴向温度呈先显著升高后缓慢下降的趋势;随着甲烷浓度的增大,氧化床轴向温度升高;随着甲烷风量的增大,氧化床轴向温度升高。