矿井乏风余能利用系统及其性能研究

发布时间：2017-03-29 10:13

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【摘要】：矿井乏风量大,温度常年保持在17℃~23℃,湿度为60%~75%,是很好的低温余热资源,同时矿井乏风中含有大量超低浓度甲烷,直接排空将造成温室气体增加,带来严重的环境问题和极大的能源浪费,矿井乏风余能利用是煤炭企业重要的节能措施。本文提出乏风余能综合利用系统,并对乏风显热及潜热利用技术开展实验研究,以某矿井实际排风参数为例对乏风利用系统进行效益分析。本文阐述了提出的乏风余能综合利用系统工作原理及系统组成;设计了最大处理能力为10Nm3/h的乏风氧化装置,计算得出蓄热体体积和氧化室尺寸;建立了乏风喷淋系统和乏风氧化装置系统,主要实验研究乏风浓度、乏风速度、乏风湿度、换向周期等对氧化温度场、系统排烟温度、甲烷氧化效率及装置运行稳定性的影响。实验得出最佳换向半周期为60s~90s;最低自运行甲烷浓度为0.8%;最佳进气乏风速度为0.245m/s~0.294m/s;乏风湿度越大,氧化温度场水平、甲烷氧化效率、排烟温度越低;针对某矿井乏风实际情况,给出乏风余能利用方案,结合乏风显热回收及低浓度甲烷氧化实验研究结果对系统经济效益、环境效益、项目可行性进行分析。分析表明乏风余能综合利用系统相比传统燃煤供热、供电机组具有较可观的经济性和环保性。
【关键词】：矿井乏风 余能利用 氧化率 喷淋系统
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD72
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 矿井乏风利用研究10-14
• 1.2.1 乏风显热利用研究11
• 1.2.2 乏风潜热利用研究11-14
• 1.3 国内外研究现状14-16
• 1.4 研究目的及主要内容16-17
• 第二章 乏风余能利用系统17-35
• 2.1 乏风余能综合利用系统的提出17
• 2.2 喷淋室系统17-18
• 2.3 乏风氧化装置18-33
• 2.3.1 氧化装置蓄热室设计20-27
• 2.3.2 实验系统介绍27-33
• 2.4 小结33-35
• 第三章 乏风低浓度甲烷氧化装置性能研究35-65
• 3.1 实验方案设计35-37
• 3.1.1 仪器和管路检查及实验步骤35-36
• 3.1.2 实验方案36-37
• 3.2 氧化装置的启动预热温度场37-38
• 3.3 各运行参数对氧化性能的影响38-45
• 3.3.1 入口风速对氧化性能的影响38-41
• 3.3.2 换向半周期对装置性能的影响41-42
• 3.3.3 甲烷浓度对装置性能的影响42-45
• 3.4 氧化装置改造后的实验分析45-62
• 3.4.1 乏风进气速度对氧化性能的影响46-49
• 3.4.2 乏风甲烷浓度对氧化性能的影响49-52
• 3.4.3 乏风进气湿度对氧化性能的影响52-62
• 3.5 本章小结62-65
• 第四章 乏风余能综合利用系统效益分析65-73
• 4.1 乏风余能综合利用系统65-67
• 4.2 系统热能利用方案研究67-69
• 4.2.1 水源热泵系统能量供应方案68
• 4.2.2 乏风氧化系统能量供应方案68-69
• 4.3 经济效益分析69-71
• 4.4 环境效益分析71-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 总结及工作展望73-77
• 5.1 研究内容总结73-74
• 5.2 工作展望74-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文83

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