国家自然科学基金(51076042)
- 作品数：6 被引量：27H指数：4
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- 相关机构：湖南科技大学中南大学更多>>
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- 相关领域：矿业工程环境科学与工程更多>>
- 煤矿乏风低浓度甲烷热逆流氧化试验研究被引量：6
- 2012年
- 为探索甲烷浓度、乏风流量、换向半周期及壁面热损失等工况参数对煤矿乏风低浓度瓦斯热逆流氧化过程的影响,采用自行设计的低浓度瓦斯热逆流氧化装置,对不同工况下的低浓度瓦斯热逆流氧化开展了系统的试验研究。结果表明:随着甲烷浓度的提高和壁面热损失的降低,氧化床高温区域拓宽,最高温度、出口温度及甲烷转化率均升高;当乏风量较低时,乏风甲烷保持较高的转化率,氧化床内整体温度随着乏风量的增加而提升;当乏风量达到一定值后,继续增加流量,氧化床温度场不但不上升反而下降;随着换向半周期的延长,氧化床高温区向氧化床出口端移动,高温区域变窄,出口温度升高,甲烷转化率略有下降。
- 冯涛王鹏飞郝小礼陈丽娟马平原
- 关键词：低浓度瓦斯温度场
- 煤矿乏风瓦斯热逆流氧化的一维数值模拟被引量：10
- 2012年
- 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。
- 王鹏飞冯涛郝小礼
- 关键词：乏风瓦斯数值模拟
- 煤矿乏风低浓度瓦斯燃烧催化剂的制备及其性能研究被引量：6
- 2013年
- 采用碳酸铵共沉淀法制备六铝酸盐为涂层、以γ-Al2O3为载体、负载Pd活性组分的煤矿乏风低浓度瓦斯燃烧催化剂。采用自行设计的固定床单管试验仪,考察了催化剂的活性、水热稳定性及抗硫中毒能力。结果表明:以La0.5Sr0.5MnAl11O19为涂层的催化剂活性最高;氧化铝涂覆六铝酸盐后,在维持相同甲烷燃烧的情况下,Pd负载量可以大幅度下降,说明氧化铝经六铝酸盐改性后可以节约贵金属的用量;以六铝酸盐作为涂层的氧化铝催化剂具有很好的热稳定性和抗烧结性能;煤矿的潮湿环境对所制备的负载Pd催化剂影响有限,并且这种影响是可逆的,对于连续的甲烷催化燃烧过程,通风瓦斯水蒸气的影响可以忽略;氧化铝经六铝酸盐修饰后再负载Pd催化剂,其抗硫中毒能力明显增强。
- 冯涛王鹏飞陈丽娟郝小礼
- 关键词：安全工程低浓度瓦斯催化燃烧六铝酸盐
- 煤矿乏风瓦斯热逆流氧化床的阻力特性研究被引量：7
- 2012年
- 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。
- 王鹏飞冯涛李石林马平原
- 关键词：煤矿乏风瓦斯数值模拟影响因素
- 煤矿乏风瓦斯蜂窝蓄热氧化床阻力特性研究被引量：4
- 2011年
- 煤矿乏风由于风排量大、瓦斯浓度低等特点很难利用传统的方式加以利用,一般将其直接排放到大气中,这不仅造成资源浪费而且对大气环境造成严重污染。热逆流氧化装置可以有效氧化乏风瓦斯并回收其中的热量,而由蜂窝陶瓷体填充的蓄热氧化床是其氧化装置的关键部件之一。通过对蓄热氧化床流动过程进行理论研究,得出3种常用蜂窝氧化床冷热态下的阻力计算数学模型,并结合算例分析得出以下结论:1)冷态下,氧化床阻力损失与其孔隙率、通道直径或边长及乏风进气速度等因素相关,在其他条件一定时,阻力损失与乏风进气速度成正比,与氧化床通道的边长或直径的平方及孔隙率成反比;2)在相同孔密度和孔隙率的条件下,方形通道蜂窝陶瓷氧化床的阻力损失最大,圆形阻力最小;3)热态下,氧化床阻力损失还与氧化床温度分布有关,某一处压强梯度的大小与该处的温度近似成平方的关系;4)氧化床运行时,伴随气体温度和流速在氧化床内部变化,气体所受到的阻力也发生剧烈变化,位于氧化床两端的预热段和蓄热段压强损失较小,而氧化床中心的反应段压强损失较大。
- 王鹏飞冯涛李石林郝小礼
- 关键词：安全工程矿山安全乏风瓦斯蜂窝陶瓷
- 煤矿乏风低浓度甲烷催化氧化数值模拟被引量：2
- 2012年
- 应用计算流体力学软件FLUENT,通过导入CHEMKIN格式详细化学反应机理对煤矿乏风低浓度甲烷气体在壁面涂有Pt催化剂的蜂窝陶瓷通道表面的催化氧化过程进行数值研究,计算分析了有、无催化剂情况下乏风低浓度甲烷在通道内的反应情况,同时进一步分析了乏风甲烷浓度、入口进气速度、通道壁面温度及通道直径对甲烷氧化率的影响。结果表明:在蜂窝陶瓷通道内壁负载Pt金属催化剂不仅可以降低乏风中低浓度甲烷氧化所需的温度,而且可以大大提高甲烷的氧化率;甲烷氧化率随着乏风甲烷浓度和通道壁面温度的升高而增大,随着入口进气速度和通道直径的增大而下降。
- 王鹏飞冯涛陈丽娟郝小礼
- 关键词：低浓度甲烷催化氧化数值模拟
