多孔介质不同出口形状下瓦斯燃烧特性研究

为了更好地使用多孔介质燃烧器燃烧抽采的低浓度瓦斯气体,模拟了出口敞开和带遮热罩时燃烧室内的燃烧情况,模拟结果表明:出口带遮热罩时燃烧情况明显优于出口敞开时,且相同初始条件下,出口带遮热罩的燃烧器燃烧火焰温度变大,且贫燃极限增大。     

矿井低浓度瓦斯在多孔介质内预热增压燃烧特性研究

对低浓度煤矿瓦斯在泡沫陶瓷内的预混燃烧特性展开了数值模拟研究,探究预热和增压条件下对可燃气体温度分布、燃烧速度和贫燃极限等特性参数。模拟结果表明:随着预热温度和压力的升高和增大,气体温度分布更均匀,化学反应速率更迅速,贫燃极限主要受预热温度的影响较大,压力对多孔介质内可燃气体的贫燃极限几乎没有影响。     

低浓度煤矿瓦斯在多孔介质中的燃烧特性试验研究

为了解决低浓度煤矿瓦斯无法直接燃烧的问题,自行开发了多孔介质燃烧器,基于此试验系统,对三种分别为40PPI-30PPI-20PPI-10PPI,40PPI-30PPI-20PPI-20PPI,40PPI-30PPI-间隔10mm-20PPI-20PPI的多孔介质燃烧器开展试验研究,研究不同当量比、不同混气流速下的瓦斯在多孔介质组合中燃烧温度变化,并用温度变化研究燃烧火焰的移动规律。同时得出不同多孔介质组合下不同当量比所对应的脱火流速及回火流速。试验结果为多孔介质燃烧器设计提供了依据,对于利用低浓度瓦斯能源,保护环境具有重要意义。     

低浓度瓦斯自激振荡脉动燃烧特性研究

针对煤矿低浓度瓦斯稳定燃烧及高效利用难的问题,将脉动燃烧技术与煤矿低浓度瓦斯燃烧利用相结合,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对低浓度瓦斯脉动燃烧特性进行了系列研究。基于Fluent计算平台,建立低浓度瓦斯脉动燃烧热力学模型,对脉动燃烧器内部流场、温度场、压力场进行模拟分析,同时通过改变脉动参数研究各参数对低浓度瓦斯燃烧特性的影响。发现并揭示了燃烧器内压力和温度的分布规律、尾管长度与脉动频率的关系、热负荷和瓦斯浓度与燃烧室温度之间的关系,并与实验结果进行了对比,发现计算值与实验值吻合较好,说明该模型能够预测低浓度瓦斯脉动燃烧特性。     

多孔介质特性参数对催化燃烧的模拟分析

通过对多孔介质材料特性进行分析,确定影响因子最大的参数——孔密度(孔径),并在孔密度改变的基础上,利用CHEMKIN软件模拟瓦斯在多孔介质内部催化燃烧,得出:增大多孔介质的孔密度,可增大催化燃烧的反应速率。燃烧过程中,燃烧温度对CO、NO的生成有影响,且生成条件相反。燃烧温度越高,不利于CO生成,达到某一燃烧温度后CO的生成量减小到最少,而在此分界点NO的生成量从0逐渐增加,并且不同孔密度的多孔介质分界点不同。     

蓄热式低浓度瓦斯发电系统设计与试验研究

针对我国低浓度瓦斯浓度波动大,易对斯特林发动机的运行造成冲击等问题,设计了一套蓄热式低浓度瓦斯发电系统,并对其蓄热性能进行试验研究。研究表明,蓄热器在斯特林发动机的加热、运行、停火阶段具有良好的蓄热性能,可使低浓度瓦斯在多孔介质中产生的热量多时储存,少时释放,有效降低由于气源浓度波动导致对斯特林发动机的冲击。蓄热球粒径10 mm工况下蓄热效果最佳,同时斯特林发动机输出功率的波动也明显降低。     

泡沫陶瓷孔密度对低浓度瓦斯燃烧特性影响分析

搭建了低浓度瓦斯在碳化硅泡沫陶瓷内燃烧的实验台,研究了碳化硅泡沫陶瓷孔密度对低浓度瓦斯燃烧特性的影响。结果表明:碳化硅泡沫陶瓷孔密度对瓦斯燃烧温度的影响并非线性,也非单向,在10 PPI和40 PPI孔密度下均出现了反常分布,孔密度由10 PPI增加至20 PPI时,泡沫陶瓷中温度增加,增加至30 PPI时温度反而降低,40 PPI的泡沫陶瓷温度又高于30 PPI的;20 PPI的碳化硅泡沫陶瓷综合换热效果最好,燃烧室整体温度水平较高;同一流速下,4种孔密度的碳化硅泡沫陶瓷内的CO浓度都随当量比的增大而减小,而且当量比由0.50上升到0.55时,CO排放急剧减小;CO排放也与孔密度有关,但规律并不明显,大体上可以看出,20 PPI的碳化硅泡沫陶瓷对应的CO排放浓度在所测当量比范围内普遍偏低,而10 PPI的碳化硅泡沫陶瓷对应的CO排放浓度略高;NO的排放规律与CO相反,NO的排放浓度随当量比的增大而不断增加,NO_x的排放趋势和NO的排放趋势大体一致。     

低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内催化燃烧特性的研究

对低浓度瓦斯在泡沫陶瓷中催化燃烧的特性进行研究,结果表明:Si C载体催化燃烧性能优于Al_2O_3载体,更有利于低浓度瓦斯的稳定燃烧。当量比相同且稳定燃烧时,燃烧室温度随瓦斯流速的增加而逐渐增大,当增大到一定程度,燃烧室温度反而会下降,而CO的排放出现先下降后升高的趋势,NO的排放出现了先升高后下降的规律。当量比逐渐增大的时候,CO的排放会不断下降,且一定当量比下,NO的排放浓度随流速的变化有一至高点。     

基于多孔介质的煤矿低浓度瓦斯燃烧的二维数值模拟

利用商业软件Fluent 6.3建立二维模型并进行合理设置,对基于多孔介质的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了入口瓦斯浓度、瓦斯流速对燃烧器轴向温度和CO2分布的影响,以及多孔介质燃烧器中速率分布情况。结果表明,不同瓦斯浓度下,随着流速的增大,最高温度位置逐渐向燃烧器出口处移动,最高温度大小也随着流速增加逐渐增大;不同瓦斯流速下,轴向最高温度随着瓦斯浓度的增加而变大,到达最高温度时的位置随浓度变大而越靠近瓦斯入口处;燃烧器中的速率分布由于受到多孔介质的影响,有明显的规律性。     

低浓度瓦斯过焓燃烧试验装置开发

为了实现低浓度瓦斯的安全、可靠、稳定、高效燃烧利用,设计并开发了低浓度瓦斯过焓燃烧试验装置。试验结果表明:该装置具有较高的精度和灵活性,试验数据具有较高的可靠性,在含氧量足够的情况下,甲烷的最低燃烧浓度可以达到4%Vol以下,具有可观的推广应用前景。     

低浓度瓦斯安全直接燃烧技术研究

煤矿抽采的低浓度特别是爆炸浓度范围内的瓦斯直接利用存在诸多技术难题,直接排空时也存在安全风险。通过对金属纤维燃烧器和阻火器的阻火阻爆机理研究、实验研究、设计和现场试验,证明在合理的设计参数下,金属纤维燃烧器能够有效阻火、隔热,可将瓦斯爆炸转变为安全燃烧; 金属纤维阻火器能够有效实现管道的阻火、阻爆,隔断瓦斯爆炸的传播。在此基础上研发出处理能力为2 000 m³/h、甲烷体积分数为10%的低浓度瓦斯安全燃烧系统,通过安全分析和工业性试验,证明了该系统的安全性和可靠性,能满足煤矿低浓度瓦斯的处理要求,为爆炸浓度范围内的瓦斯安全排空、减少甲烷排放和瓦斯利用提供了新的技术途径。     

二次回热对多孔介质燃烧特性影响的实验研究

基于搭建的多孔介质燃烧实验台,研究了相应工况下,二次回热对低浓度瓦斯在多孔介质内燃烧特性的影响。实验表明,壁温可以定性判断火焰位置区间;二次回热可以增大相同当量比下的燃烧速度,扩展了调节范围;二次回热使贫燃极限下探到0.35,说明二次回热有助于扩展泡沫陶瓷燃烧器的燃烧范围;二次回热对污染物排放的改善不太明显,但仍处于较低水平。实验结果为设计低浓度瓦斯燃烧器提供参考数据。     

低浓度瓦斯发电技术的研究与应用

瓦斯发电机组针对煤矿瓦斯的特点,应用电控燃气混合器、细水雾输送等技术,解决了低浓度瓦斯发电及地面输送等难题。本文主要介绍了低浓度瓦斯发电机组的关键技术、工艺流程及效益分析等。实践证明,瓦斯发电项目可取得显著的经济、环境、社会效益,具有广阔的发展前景。     

我国低浓度煤矿瓦斯利用技术研究

由于煤层赋存条件和抽采技术水平的限制,我国抽采出的煤矿瓦斯中低浓度煤矿瓦斯占较大比例,要提高煤矿瓦斯利用率、增加清洁能源供应,必须进一步加大低浓度煤矿瓦斯的推广和扶持力度。本文针对我国当前煤矿瓦斯利用中存在的问题,对低浓度煤矿瓦斯安全输送技术,以及低浓度煤矿瓦斯内燃机发电技术、浓缩提纯技术和催化氧化气轮机发电技术等利用技术进行了分析,最后对"十二五"期间低浓度煤矿瓦斯利用进行了展望。     

微型燃气轮机低浓度瓦斯混掺燃烧实验研究及数值模拟

将低浓度瓦斯作为助燃空气,天然气作为主燃料,在微型燃气轮机内进行燃烧实验。通过燃气轮机实验,分析CH4在燃气轮机内燃烧后排放的烟气成分,在实验所得数据基础上进行Fluent数值模拟,得到燃气轮机燃烧室的流场、温度场分布,以及排放烟气中NO含量分布。     

多孔介质对瓦斯爆炸火焰传播速度和压力的影响

为有效减少煤炭生产过程中瓦斯爆炸冲击波造成的重大伤亡,建立了瓦斯爆炸数学和物理模型,采用了CFD流体动力学软件,对受限空间内瓦斯爆炸过程进行数值模拟,得到了管道内多孔介质厚度一定时,随着长度的变化,速度与长度、压力与长度等之间的关系。     

我国煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状及前景展望

介绍了我国煤矿抽采瓦斯利用存在的问题和煤矿低浓度瓦斯利用的主要技术途径,详细分析了煤矿低浓度瓦斯利用技术的研究现状,并对今后的利用前景进行了客观展望。     

一种煤矿低浓度瓦斯安全输送方法的研究与应用

由于煤矿地面抽排的低浓度瓦斯尚无较好的安全输送方法和利用技术而对空排放,浪费资源,污染环境,为此利用冷壁淬熄现象理论和细水雾抑火阻爆原理,试验开发了金属波纹带阻火器和细水雾发生器等关键零部件,通过分项试验验证了其阻火和抑制火源产生的效果。在试验基础上提出了一种低浓度瓦斯安全输送方法,经煤矿现场使用,验证了其可靠性,为低浓度瓦斯利用提供了一种技术保障。     

管内低浓度抽采瓦斯爆燃特性研究

 自行设计了管内低浓度瓦斯爆燃实验系统,基于此实验平台,开展了瓦斯爆燃特性实验研究;不同初始压力、不同初始温度对甲烷爆燃特性的影响。实验结果表明,密闭管状空间火焰速度沿长径比是一个先增加后衰减的过程;峰值超压是随着长径比的增大而增大的。火焰传播速度随着初始压力或初始温度的增大而增大,峰值超压亦随着初始压力或初始温度的增大而增大。当初始压力为-0.09Mpa时,瓦斯不会发生反应。