一种新型煤矿乏风瓦斯收集装置研制

针对煤矿乏风瓦斯排放量大,造成环境污染、资源浪费等问题,对煤矿乏风瓦斯收集技术的调研、计算,研制了一套新型煤矿乏风瓦斯收集装置,并进行了工业性试验。该收集装置采用平行移动式结构,包括收集罩、桥架、主动轮、传动轴、收集风管、轨道、伸缩风管、伸缩风管吊架等多个部件。试验结果表明,该套装置达到了10万m³/h设计风量且运行安全可靠,切换顺畅,在满足乏风瓦斯收集品质的要求下,能有效降低对矿井扩散塔主排风机的阻力影响,同时更加经济有效,完全满足乏风瓦斯收集需求。     

乏风瓦斯蓄热氧化试验研究

自主研制出处理量为1 000 m3/h的逆流式乏风瓦斯蓄热氧化装置,并进行了加热启动、氧化性能及自热平衡等试验研究。结果表明:乏风瓦斯蓄热氧化装置能够有效氧化处理甲烷,在稳定的温度场下,乏风中甲烷体积分数的改变对甲烷氧化率的影响不明显,在甲烷体积分数为0.148%时,氧化率仍维持在96%以上;当乏风瓦斯处理量为1 000 m3/h、甲烷体积分数大于等于0.30%时,装置自维持运行状态良好;当燃烧室中心温度降低时,装置内高温区域变小,氧化反应区域变窄,甲烷氧化率降低,不利于氧化反应的进行。     

基于蓄热式换热模型的乏风瓦斯逆流热氧化装置设计方法

为现实乏风瓦斯逆流热氧化装置的快速参数设计,提出逆流热氧化装置的稳定运行判别条件。基于蓄热式换热模型的解,结合装置整体的能量平衡,首先对氧化装置的最低稳定运行甲烷体积分数进行了计算。结算结果表明:在低流速时,装置的最低稳定运行甲烷体积分数主要由装置的散热决定,此时流速提高,装置的最低稳定运行甲烷体积分数会降低;流速较高时,装置的最低稳定运行甲烷体积分数主要由装置的蓄热性能决定,此时流速提高,装置的最低稳定运行甲烷体积分数会升高。使用实验获得的最低稳定运行甲烷体积分数数据对模型计算结果进行验证,实验结果和模型的计算结果基本一致。进一步根据模型计算了乏风瓦斯逆流氧化装置稳定运行的通风量范围以及蓄热体需求量。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附仿真实验研究

以实验室搭建的双塔变压吸附装置为基础,以Aspen Adsorption为操作平台,通过拟合相关参数,搭建了变压吸附装置富集分离煤矿乏风瓦斯的仿真模型,探究吸附时间与解吸时间对解吸气甲烷浓度的影响。结果表明,仿真模拟能较好地模拟实验情况,可以利用Aspen Adsorption辅助设计变压吸附富集分离煤矿乏风瓦斯,为气体分离提供理论与实际指导意见,节省资源与能源。     

乏风瓦斯催化燃烧实验研究

制备了含有稀土元素涂层的铂、钯贵金属堇青石载体催化剂,用低浓度甲烷对该催化剂进行催化燃烧实验,研究了不同反应温度、不同甲烷体积分数、不同反应空速下甲烷的转化率。实验结果表明:在反应空速为30 000 h-1条件下,温度为450℃时,甲烷转化率为68%左右,达到催化剂的起燃温度;在700℃时,甲烷转化率达到100%。甲烷体积分数为0.2%~1.5%时,甲烷转化率都超过了99%,该催化剂适用于乏风瓦斯催化燃烧。     

煤矿乏风瓦斯富集中试试验研究

针对煤矿乏风瓦斯浓度低,无法有效利用,并大量排放这一现状,对乏风瓦斯的富集开展了研究,建立了首套乏风瓦斯富集中试试验装置。试验装置瓦斯处理量为500 m3/h,采用三塔两级分离工艺,并引入了抽排和排放气充压的流程。研究结果表明,利用自主改性的椰壳活性炭可将甲烷浓度为0.2%的乏风瓦斯气体富集到1.2%以上;抽排流程用于乏风瓦斯富集中试系统可有效提高产品气浓度,如抽排比由0增大到0.224时,产品气中的甲烷浓度增大到了原来的1.89倍;吸附剂热效应对乏风瓦斯富集的影响较小,试验过程中吸附塔内温度波动不超过3℃。     

阳煤二矿桑掌乏风瓦斯氧化发电工程设计运行

阳煤二矿桑掌乏风瓦斯氧化发电工程引进国际先进的蓄热高温氧化技术将超低浓度瓦斯氧化处理,通过氧化余热回收用于供热和发电,冬季替代桑掌风井燃煤热风炉,实现清洁供暖。项目工程设计结合国家现有的设计规范、规程及相关专利技术,对乏风瓦斯氧化发电总体工艺流程、乏风瓦斯掺混系统及主要设备选型进行了优化设计。工程从2019年6月4日并网试运行,乏风瓦斯甲烷摧毁效率达到99.92%,乏风利用率达到40%,低浓度抽采瓦斯100%利用,实现了抽采瓦斯零排放。第三方检测机构对系统运行的各项环保排放指标进行了测试,结果显示项目氮、硫、尘近零排放。     

煤矿乏风氧化装置的研制

为了提高煤矿瓦斯利用率,减少煤矿温室气体排放和节约清洁能源资源,参照高温空气燃烧技术(HiTAC)原理,试验研究了热力双向流反应技术,设计开发了60 000 m3/h煤矿乏风氧化装置。经煤矿现场工业性试验和应用证明了该技术的可行性和产品的适用性,为煤矿乏风中CH4的销毁、利用提供技术装备。     

煤矿乏风瓦斯燃烧用催化剂研究进展

煤矿瓦斯是煤矿伴生气,其主要成分甲烷是全球第二大温室气体,温室效应是二氧化碳的21倍。煤矿瓦斯的直接排放将加剧温室效应及环境污染,因此近年来煤矿瓦斯的治理受到广泛关注。煤矿瓦斯中乏风瓦斯(甲烷浓度0. 1%～1. 0%)占比超过70%,该气体无法通过常规的燃烧方式处理和利用。催化燃烧作为一种脱除低浓度甲烷的高效方法,其不仅可以在较低的温度下实现甲烷的氧化,同时还可以减少甲烷处理过程中的NO_x和CO等污染物气体的排放,因此受到了人们的广泛关注。通过归纳近年来催化燃烧技术在催化剂研究方面的进展,重点阐述了催化剂制备方法对催化剂发展的影响,并且探讨了乏风瓦斯催化燃烧技术相关催化剂未来的发展方向。     

矿井乏风瓦斯氧化发电技术研究进展

对矿井乏风瓦斯蓄热氧化燃烧发电技术和催化氧化燃烧燃气轮机发电技术进行了综述。分析了蓄热氧化燃烧装置的原理和流程,以及在国内外的实际应用情况。重点介绍了催化氧化燃烧燃气轮机发电技术的原理,催化燃烧室的关键技术即采用两种不同催化剂分多级装填的方式;指出了催化氧化燃烧燃气轮机发电技术工业化进程,下一步发展的主要方向。     

基于LOGO的液体混合装置控制系统的设计

根据液体混合装置自动控制系统的要求,采用LOGO!逻辑控制器模块通过接触延时、锁定继电器等,对控制系统的硬件和软件进了分析与设计,制作了该系统人机界面的控制面板,并通过LOGOs!oft comfort v6.15软件进行了程序的在线仿真,仿真结果验证了该控制系统的正确性与可行性。     

复杂通风系统风流敏感性及稳定性控制

矿井通风网络风流敏感性分析结果可以提供对选择调节措施非常有用的定量信息。根据五阳煤矿风流敏感性分析的结果,对稳定性和安全性评价结果较差的角联分支提出了多种有针对性的治理方案,通过通风网络模拟选出了最优控制方案。     

乏风氧化装置进气导流的流动均匀性研究

 运用计算流体力学（CFD）方法对乏风氧化装置内气流流动规律进行数值计算。研究不同导流板安置方式、板形、板长以及导流板数量对流动均匀性的影响。模拟结果表明：末端悬空的导流板对流动均匀性的影响明显好于末段封闭的导流板;弯板对改善氧化床内气流均匀分布的效果最明显,梯形板次之,直板最差;板长也是影响流动均匀性的重要参数之一,全板的流动均匀性最好,导流板相对板长越短,氧化床内气流分布均匀性越差;导流板的数量对流动均匀性也有较大影响,导流板数量越多流动均匀性越好,对应靠近入口处的氧化床内速度也越低。     

矿井反风及其反风装置

在保障煤矿井下采掘安全的前提下,矿井反风是在发生火灾、爆炸等灾变时,为防止有害气体进入井下工作场所,急速撤离受影响地区人员和抢救受害人员,制止灾害扩大等而迅速地把矿井巷道风流方向反转的非常技术措施。实践证明,及时、得当的反风是可以大大减少人员伤亡的。本文根据《煤矿安全规程》的规定,对矿井反风的要求、反风装置等做一详细的分析。     

乏风瓦斯提浓利用技术现状及展望

煤矿乏风中所含甲烷浓度极低,无法直接利用,且总量巨大,产生的温室效应显著,煤矿企业面临巨大的减排压力。分析了乏风瓦斯利用的主要方法,提出了提浓后的主要利用途径。对乏风瓦斯提浓的技术途径进行分类,认为吸附分离技术是相对更有前景的技术途径。对国内外乏风瓦斯提浓技术的研究现状、技术目标及实施现状进行了分析和探讨,并对其应用前景和新的研究方向进行了展望。     

煤矿乏风瓦斯热逆流氧化的一维数值模拟

为了研究煤矿乏风低含量瓦斯热逆流氧化,建立了煤矿乏风瓦斯热逆流氧化的一维数学模型,应用FLUENT软件研究了氧化床内热结构特性以及工况参数对氧化床热结构、甲烷氧化率及出口温度的影响。计算结果表明:1)氧化床内温度场基本成梯形分布,高温区沿氧化床高度方向周期性往复移动。2)随着乏风中甲烷体积分数的提高,氧化床高温区域拓宽,最高温度和出口温度也有相应的提高,甲烷的氧化率略有升高。3)随着氧化床处理乏风量的增加,氧化床内温度峰值、反应率及出口温度都有明显升高,反应区向两端移动,高温区域加宽,但甲烷氧化率随之下降。4)随着换向半周期的延长,氧化床反应区和高温区向氧化床中部移动,高温区域变窄,出口温度升高,甲烷氧化率略有下降。5)随璧面热损失的不断增加,氧化床峰值温度、高温区温度及甲烷的氧化率均降低,反应速率也下降剧烈,高温区域宽度也明显变窄。     

煤矿乏风瓦斯利用技术及应用前景

我国绝大部分煤矿乏风直接排放到大气中,不仅加剧了温室效应,而且造成了资源的浪费,因而迫切需要对煤矿乏风瓦斯利用技术进行研究。介绍了国内外煤矿乏风瓦斯的利用技术现状———辅助燃料利用技术和主要燃料利用技术,并对国内乏风瓦斯利用技术的应用前景进行了分析。     

基于PLC的空压机控制系统设计

为了保证空压机安全高效地运行,实现空压机的自动监测与控制,分析了控制要求,应用软启动器、小型PLC和必要的传感器件,设计了空压机控制系统,详细介绍了控制系统的工作原理,软、硬件设计和实现,并给出了梯形图清单。     

基于Fuzzy模型的矿井通风系统风流稳定性评判

针对矿井通风系统具有复杂、多变、随机等内涵明确、外延模糊的特点,在研究其稳定性相关基础上应用Fuzzy数学的方法对诸多因素进行综合判定。根据矿井通风系统风流稳定性所涉及的范围,本着科学、可测、可操作的原则建立了评价指标集合,采用了层次分析法确定权重,通过根据调查划分出不同评判等级并给出了Fuzzy判定模型和解算方法,为分级管理提供了科学依据,为正确指导现场生产打下基础。