催化逆流反应器(CH4MIN)技术及其在中国的应用潜力

通过一系列的试验，加拿大矿物与能源技术中心开发出了一项专门处理和利用煤矿矿井乏风中甲烷(甲烷体积浓度0．1％～1．0％)的技术——催化逆流反应器(CH4MIN)技术。CH4MIN技术是在催化剂的作用下，促使乏风混合气体的温度升高到足以让甲烷发生氧化，从而产生热量。通过利用这种热量达到利用乏风中甲烷的目的。本文从CH4MIN技术工作原理、试验结果分析、经济可行性分析及在中国的应用前景作了分析和论述。     

基于矢量法安全系数的边坡与坝基稳定分析

滑动是一个矢量概念,基于矢量法安全系数的边坡与坝基抗滑稳定的矢量分析法,以边坡与坝基的整体抗滑稳定性为研究对象,根据边坡与坝基的整体滑动趋势方向确定安全系数的计算方向θ,在方向θ上由抗滑力与滑动力的矢量特征定义矢量法安全系数F(θ),以F(θ)进行边坡与坝基的抗滑稳定分析.在边坡与坝基的荷载和滑裂面已知的情况下,运用有限元法计算滑裂面上的真实应力分布,滑裂面上各处静滑动摩擦力合力方向的反方向就是θ,沿此θ方向F(θ)的求解公式直接根据滑裂面上的真实应力分布情况和莫尔-库仑强度准则导出.矢量法安全系数F(θ)的定义以力的矢量分析为基础,具有明确的物理和力学意义,求解时不需要引入过多的人为假定,并以显式格式求解,计算过程简便,便于工程应用.运用矢量分析法法求解ACADS两道标准考题算例的F(θ),得到与考题标准答案一致的结果;应用矢量分析法法求解三峡工程3#坝段坝基抗滑稳定问题的F(θ),计算结果与已有的有限元强度折减法模拟该坝段坝基渐近破坏的定性分析成果相吻合.通过实例分析表明矢量分析法的可行性和工程实用性.     

烟草VA菌根化育苗的研究

烟草采用营养袋育苗,育苗土经药剂熏蒸消毒后接种VA菌根菌,是实行VA菌根化育苗的简便有效方法。试验表明,经菌根化的烟苗移栽大田后,促进了烟株对矿质营养的吸收利用及烟叶产量、品质的提高。烟叶中磷含量平均提高21.1%,钾含量平均提高14.6%,烟叶产量平均提高10.4%,上等烟产量平均增加39.1%,烟叶产值平均增加19.2%。烟叶中各化学成分的含量和化学成分之间的比值更趋优质烟的要求,提高了烟叶的内在质量。      

真空变压吸附提浓煤矿乏风瓦斯的抽真空排放过程

研究了活性炭的平衡吸附性能,计算出该种活性炭对甲烷和氮气的混合气体的分离因子为5.20,并采用以该种活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附装置,研究了循环流程中的抽排步骤对吸附分离效果的影响,并分析了影响抽排过程的因素。结果表明：引入抽排步骤可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产品气中甲烷浓度。而甲烷浓度会随抽排比的增加而增加,但存在一个极限值,达到极限值之后趋于稳定。与此同时,回收率随抽排比的增加而不断下降。并且均压过程与吸附压力会影响抽排过程。与抽排气排空流程相比,采用抽排气回流流程可以有效地提高产品气甲烷回收率,但并不一定提高产品气甲烷浓度,存在一个临界抽排比,小于此值时,采用抽排气回流流程反而会降低产品气甲烷浓度。在吸附与解吸压力分别为140 kPa与14 kPa时,采用该流程可将0.2%的原料气提升至0.680%。     

煤矿乏风瓦斯热逆流氧化床的阻力特性研究

热逆流氧化是实现煤矿乏风低浓度瓦斯减排和有效利用的主要技术之一。为了掌握热逆流氧化床的阻力特性,更好地为其设计提供理论参考依据,借助Fluent计算流体力学软件,对热逆流氧化床阻力特性开展了相关的数值研究,得出以下主要结论：①伴随气体温度和流速在氧化床内变化,氧化床的压强梯度也发生剧烈变化。在预热段,压强梯度的绝对值沿气体流动方向增加;而在反应段内,压强梯度基本保持不变;反应产生的气体进入蓄热段后,温度不断下降,压强梯度的绝对值也随之下降。②氧化床阻力在前半周期内随时间增加而不断降低;进入后半周期,氧化床阻力开始回升,到后半周期结束时恢复到该周期开始时的阻力值;随着气流方向的周期改变,氧化床阻力以V型波的形式呈现周期性变化。③氧化床的压强损失随着乏风量的增加几乎呈线性增加、随着乏风瓦斯中甲烷浓度的升高而增加、随着蜂窝陶瓷孔隙率的增大而降低,而换向半周期对氧化床的压强损失几乎没影响。     

Utilization of combustible waste gas as a supplementary fuel in coal‐fired boilers

A system is proposed to use the combustible waste gas as a supplementary fuel in coal‐fired boilers. The combustion air can be partially or fully substituted by ventilation air methane or diluted combustible waste gases. The recommended volume fraction of combustible waste gas in combustion air is no more than 1.0%. The effect of waste gas introduction on thermodynamic parameters of boiler is evaluated through thermal calculation based on material balance, heat balance, and heat transfer principles. A case study is conducted by referring to a 600 MW supercritical pressure boiler. The results show that no retrofit of boiler is required. The operation of boiler is scarcely influenced, and the original forced and induced draft fans can meet the requirement. With increasing volume fraction of combustible waste gas, the flue gas temperature at the furnace exit decreases monotonically, resulting in an increment of heat absorption in furnace and a decrement of heat transferred in convective heating surfaces. When 1.0% volume fraction of hydrocarbon gas is introduced, the thermal efficiency of boiler is increased by 0.5%, and the coal consumption rate is reduced by 25.4%. The cost analysis of the proposed system is conducted, and break‐even curves are given as references for the utilization of waste gas as a supplementary fuel. The economic velocity of the combustion air is suggested to be 18.2 m s^?1.     

煤矿乏风瓦斯热逆流氧化反应器的数学模型和试验

建立了低浓度甲烷热氧化逆流反应器的数学模型,运用计算流体力学方法进行数值计算,得到各种操作参数下的温度分布及甲烷浓度分布曲线,并将数值计算结果与实验结果进行了对比,并对影响氧化床运行特性的几个主要因素进行了分析。结果表明,氧化床内温度分布基本成M型,高温区以及甲烷浓度分布曲线沿气体流动方向周期性往复移动;进口甲烷混合气的浓度越大,温度分布峰值就越高并而且更靠近进口端,高温区域的宽度也增宽,而且高温区域中间凹度加深,进出口温度梯度也会增大;预混甲烷气体的流速从0.15 m/s增大到0.70 m/s时,最高温度峰值和高温区变化不大,因为流速增大一方面使单位时间进入氧化床内反应物的数量增加,放出了更多的热量,但是另一方面气体流速升高而带走的对流换热量也会大量增加。     

煤矿通风瓦斯甲烷热氧化装置实验研究

通过热力计算设计搭建了最大处理量为1 000 m 3/h的煤矿通风瓦斯热氧化装置,实现了装置的快速启动及长期自维持稳定运行。研究了处理量400～800 m3/h、甲烷浓度0.4%～0.8%、切换时间10～50 s时装置的运行情况,得到了装置的运行特点以及各运行参数对其的影响规律。实验结果表明,较高的风量、较高的甲烷浓度、较长的切换时间都会导致装置高温区变长。     

矿井通风瓦斯综合利用

本文提出了矿井通风瓦斯综合利用的不同方法,对矿井通风瓦斯综合利用不同方式进行了示例分析,从技术经济方面对不同综合利用方式进行了论述,目的是为矿井通风瓦斯的利用及节能减排工作提供参考意见。