开题报告--ZT.docVIP

毕业论文开题报告（理工类） 设计题目 煤矿乏风预热催化氧化装置运行性能试验研究 学生姓名 学号 专业 热能与动力工程 课题的目的意义： 本课题是通过预热催化氧化装置实现对煤矿乏风的催化氧化，同时将催化氧化放出的热量用以其他用途，以此可以有效利用能源，节约能源，实现清洁排放，获取减排收益，减少温室气体的排放，提高煤矿生产的安全性。 二、近几年来研究现状 目前，乏风瓦斯的利用方式有辅助燃料和主要燃料，对于辅助燃料的利用由于利用量非常有限并没有得到广泛的推广，对于主要燃料的利用有逆流氧化和稀燃燃气轮机燃烧技术，而现阶段最有效的是采用逆流氧化技术。1995年，加拿大矿物与能源技术中心（CANMET）开始研发煤矿乏风瓦斯催化逆流反应（CFRR）技术，F.Aube等于1999年建立了用于消除煤矿风排低浓度甲烷的CFRR技术的数学模型，R.Litto等就基于CFRR的低浓度甲烷氧化燃烧进行了参数化研究，S.Salomons等在一个CFRR的实验模型上进行了低浓度甲烷的氧化燃烧实验研究和数值模拟，基于S.Salomons的试验模型，A Kushwaha等进行了从反应装置中间部位抽气提取能量的试验研究。在国内，在催化氧化研究上，王盈等利用小型反应装置在负载贵金属催化剂上进行了低浓度甲烷流向变换催化燃烧试验，煤炭科学研究总院重庆研究院也有相应的研究。对于催化剂普遍认为贵金属催化剂较金属氧化剂更适合应用于甲烷浓度更低，波动范围更小的情况。低由于，CFRR技术中应用了大量的催化剂增加了乏风氧化的成本投入，另外受催化剂活性的影响反应温度不能过高，这使得从氧化反应中得到的能量品质较低 ，热量利用效率较低。针对CFRR技术的缺陷，热逆流氧化技术得到了进一步的发展，并在实践中得到应用。瑞典MEGTEC公司是最早开展热逆流反应装置研发的公司，1994年在英国煤矿安装了其试验性逆流式煤矿瓦斯热氧化装置作示范性运行，2002年又在澳大利亚煤矿安装了其改进的逆流式煤矿瓦斯热氧化装置作示范性运行，2004年澳大利亚比和比拓公司在West Cliff煤矿安装了四套MEGTEC公司的热逆流反应器首次进行商业化合作，在国内，乏风热逆流氧化研究与开发工作目前主要在部分企业和高效开展，其中尤以山东理工大学大学在TFRR技术上的研究较多。但是，TFRR技术也存在一些缺陷，如占地面积相对较大，TFRR的氧化床由大量的蜂窝陶瓷构成，成本太高，TFRR的阻力损失较大风机的能耗较高，操作技术要求较高，这些主要问题加大了TFRR技术推广应用的难度。为了克服TFRR技术存在的缺陷，山东理工大学正在进行结构紧凑，功耗低，运行简单，可靠性高的煤矿乏风预热催化氧化器的研究，此为一项实用新型，试验台正在搭建中。 三、设计方案的可行性分析和预期目标： 本设计方案是一种煤矿乏风预热催化氧化器，属于超低浓度甲烷氧化技术领域。它提供了一种能克服TFRR和CFRR在技术上存在的缺陷，结构紧凑，功耗低，运行简单，可靠性高的煤矿乏风预热催化氧化器，试验台正在搭建中，各种需要的设备材料也已准备妥当。 采用预热器实现乏风氧化后形成的热气体与新进入的乏风气体之间的热交换，可以大幅度地减少整个装置的体积和占的面积。 预热器的流动阻力较小，因而整个装置的流动阻力较小，可以有效地降低风机的功率，提高装置的运行经济性，因此可以满足实验的经济性要求。 使用少量的蜂窝陶瓷，因而大大减少了因更换蜂窝陶瓷而带来的维护费用。除了两个风机和一个第一调节阀外，整个装置没有其他运动部件，提高了装置的可靠性，因此也提高了实验装置的安全系数。 从社会经济效益上说，此试验具有很大的利益空间，一旦成功可以进行推广。 预期的目标：希望可以通过试验得出乏风的浓度，空速，催化剂的种类，催化剂的负载量，催化剂的陶瓷结构参数对煤矿乏风氧化性能的影响规律，得出有效的试验数据，尽量找到可以使煤矿乏风有最大氧化率的有效点，为以后煤矿乏风催化氧化试验的进行提供一些有效的参考。 四、所需要的仪器设备、材料： 仪器设备：预热催化氧化试验装置 材料：催化剂，甲烷，空气 五、课题分阶段进度计划： 序号 起止日期 工 作 内 容 阶段成果 1 01-02周 中英文翻译 可以完成中文为5000的翻译 2 03-04周 查阅资料，整理开题报告，准备开题 查阅大量资料，写好开题报告，顺利通过答辩。 3 05-07周 调试煤矿乏风预热催化氧化的试验台 试验台调试成功，可以进行有关试验。 4 08-13周 完成乏风浓度，空速，催化剂的种类，负载量，陶瓷的结构参数对煤矿乏风氧化性能的影响规律的试验 可以得出各参数对氧化性能的影响规律，得出试验结果。 5 14-16周 撰写毕业设计论文，准备答辩 论文按要求撰写完成，可以顺利通过答辩。 6 17