煤矿乏风中超低浓度甲烷燃烧特性研究及机理敏感性分析
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作者
张进华梁咏诗赵香龙何立新王楠刘冰
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单位
北京低碳清洁能源研究院
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摘要
在国家“双碳”目标背景下,煤矿风排瓦斯中甲烷的减排日益重要;乏风氧化燃烧技术是目前乏风中甲烷减排利用的一个重要方向。基于甲烷燃烧详细化学动力学机理GRI-MECH 3.0,针对乏风瓦斯的气氛特点,开展了着火点、绝热火焰温度、点火延迟时间等燃烧特性的研究;基于敏感性分析方法,得到对反应温度有重要影响的基元反应过程。研究表明:乏风瓦斯着火点和甲烷浓度、停留时间有关,当乏风甲烷浓度小于等于0.4%时,着火点快速升高,大于0.4%时着火点变化不大;气体停留时间越长,乏风着火点越低,当停留时间是1 s时,常规乏风瓦斯的自燃温度在680℃~800℃。乏风瓦斯的最高火焰温度和甲烷浓度呈线性递增关系,在起始着火温度基础上,甲烷浓度每升高0.1%,火焰温度升高约23℃。900℃条件下不同浓度乏风瓦斯点火延迟时间几乎相同,但完全反应时间却随着浓度增加而缩短。表观气速对乏风中甲烷的转化率影响较为显著,700℃引燃温度条件下0.5%CH4的乏风进气流速需控制在1.31 m/s以内。最后基于温度敏感性,探讨了关键的基元反应。
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关键词
乏风瓦斯低浓度甲烷燃烧特性
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基金项目(Foundation)
国家能源集团科技创新项目(ST930021018N);
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文章目录
0前言
1 研究方法
1.1 分析验证模型
1.2 敏感性分析及简化准则
2 结果与讨论
2.1 乏风着火点变化规律
2.2 不同瓦斯浓度对绝热温升的影响
2.3 点火延迟时间和反应时间
2.4 空塔气速对甲烷燃烧的影响
2.5 动力学机理和敏感性分析
3 结语