煤礦通風(fēng)氣催化燃燒微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)特性分析.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)催化燃燒發(fā)電技術(shù)具有環(huán)保、高效的優(yōu)點(diǎn)，它在安全性、靈活性及輸配電的成本等方面也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。煤礦通風(fēng)氣是煤礦開(kāi)采過(guò)程中甲烷產(chǎn)生和排入大氣的主要燃料能源浪費(fèi)，迄今為止，還沒(méi)有有效的方法能夠有效利用這部分低熱值排氣，而本文所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)正是著眼于這部分低熱值燃?xì)舛岢?，此系統(tǒng)的提出不僅一方面解決了煤礦通風(fēng)氣排空的能源浪費(fèi)問(wèn)題，另一方面也能進(jìn)一步緩解氣體排放所造成的溫室效應(yīng)，所以此系統(tǒng)近年成為發(fā)電領(lǐng)域的研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于燃

2、氣輪機(jī)和催化燃燒室是具有很強(qiáng)非線性的部件，這對(duì)研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性帶來(lái)了很大的難度。因此，系統(tǒng)的直接調(diào)試首先應(yīng)該依據(jù)共同的特性參數(shù)對(duì)單個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)或者催化燃燒室的試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)兩者組合的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試磨合實(shí)驗(yàn)，為進(jìn)一步商業(yè)化生產(chǎn)整個(gè)催化燃燒燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備。 本文主要做了以下幾個(gè)方面的工作： 首先，研究了超低濃度煤層通風(fēng)氣體流過(guò)蜂窩狀燃燒器的每一個(gè)微細(xì)通道，在通道表面發(fā)生催化反應(yīng)的特性。通過(guò)對(duì)CH4

3、與H2的催化特性研究，本節(jié)重點(diǎn)分析了催化燃燒室催化劑負(fù)載量、預(yù)混氣體體積流量、燃料濃度、燃燒室入口溫度和壓力等因素對(duì)催化反應(yīng)特性的影響。 其次，基于中澳合作澳方催化燃燒小試試驗(yàn)，本文按照中試燃?xì)饬髁亢蛪毫囟鹊葪l件，獨(dú)立設(shè)計(jì)了針對(duì)煤礦通風(fēng)氣中的主要成分CH4的中試催化燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)。主要工作集中在：整個(gè)催化實(shí)驗(yàn)臺(tái)的流程設(shè)計(jì)；關(guān)鍵部件（加熱器，催化燃燒器等）的機(jī)械設(shè)計(jì)；關(guān)鍵測(cè)試部件的選型（如流量劑，壓力溫度計(jì)以及氣體成分分析儀等）；氣

4、體加熱器的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面。之外，使用傳統(tǒng)的燃燒器代替催化燃燒器對(duì)依照煤礦通風(fēng)氣催化燃燒設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了試車(chē)試驗(yàn): 磨合實(shí)驗(yàn)、自循環(huán)不帶負(fù)荷/帶負(fù)荷試驗(yàn)以及啟動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)。 采用已有的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)主要部件參數(shù)及催化燃燒室模擬計(jì)算建立的模型進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真模型的建模，建立了煤礦通風(fēng)氣燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)之上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了的動(dòng)態(tài)仿真試驗(yàn)和控制調(diào)節(jié)分析。 本文所做的工作對(duì)煤礦通風(fēng)氣燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和