低浓度煤层气燃烧器数值模拟与试验

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1、学位论文独创性声明本人声明所呈。交的∥退士学位论文《』匦趣赵望鎏越篷塑诬厘丛垒塑澎红我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论学位论文作者签名：导师签名：知浅签字日期：五哆’∥·)签字日期：学位论文使用授权书6夕本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意《中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以、，、下简称“章程”)，愿意将本人的舀吐学位论文《；c叁礁缝匡堑!鳖逝鱼硷脚嘲掺提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社(CNKI)在

2、《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》以及《重庆大学博硕学位论文全文数据库》中全文发表。《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程’’规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开论文的全部或部分内导师签名备注：审核通过的涉密论文不得签署。授权书一，须该论文属于涉密论文，其密

3、级是——，涉密期限至——年一月一日。说明：本声明及授权书!Q逐装订在提交的学位论文最后一页。弓厂．静≯重庆大学硕士学位论文1绪论1．1研究背景中国是世界上最大的煤炭生产国，也是排放甲烷最多的国家。我国每年因煤炭开采而排入大气中的煤层气达150"--'200亿标准立方米，占全世界因采煤而排入大气的甲烷总量的34％，居世界第一位【l】。而且随着矿井不断向深部延伸，煤层瓦斯含量随煤层埋深增加而变大，矿井瓦斯涌出量会越来越大。煤层气(煤层甲烷、煤层瓦斯)是一种在成煤过程中生成并以吸附和游离状态赋存于煤层及其围岩中的以甲烷为主的自储式非常

4、规天然气。是经地壳运动被埋入地下的古代植物，在地热和厌氧细菌的作用下与煤同时生成的。煤层气生成作用有生物成因和热成因两种，生物成因气是有机物在微生物作用下分解并具备缺氧、低硫酸盐浓度、低温、高pH值、充足的空隙空间、快速沉淀，经过一系列复杂的作用下生成的；热成因气是随着煤层温度升高、压力增大、煤化作用增强，有机质在深成热解作用下生成的甲烷气。煤层甲烷是指聚集于煤层之外其他储层中的煤层伴生气；煤矿瓦斯则是专指随着煤层的开采不断涌入煤矿坑道的甲烷气体。矿井瓦斯气主要可燃成分是CH4，常常危及矿井安全和污染大气。矿井瓦斯气作为一种新兴

5、、洁净、高效的能源已引起世界各国的瞩目。煤层气在煤矿开采时被释放出来，是矿井开采工作中的灾害因素，具有燃烧、爆炸和突出危险。如果空气中甲烷含量在5～16％之间，氧含量超过12％，存在高温热源则会发生爆炸。浓度高时还会使人因缺氧而窒息死亡。据有关部门确认，我国由瓦斯引起的事故造成人员伤亡数占总矿井事故的30"-'--'40％，瓦斯事故已占到煤矿事故的80％以上，造成的伤亡占特大事故伤亡人数的九成【2】。煤层气所含的主要成分甲烷(CH4)是一种温室气体，甲烷比二氧化碳(C02)具有更强的温室效应，在100年期限内，每克CH4的温室效

6、应约为每克C02的20"--'60倍。对臭氧层的破坏能力是C02的7倍Il】。CH4是除C02外最主要的温室气体，其温室效应在全球温室效应中所占的比例约为18％，仅次于C02。煤层气的过度直接排放必然对地球的气候和生态环境造成严重破坏；另一方面，煤层气也是一种优质洁净能源，其主要可燃成分CH4的低位热值是35906kJ／Nm3，煤层气燃烧排放的污染物大体上是石油的1／40，燃煤的1／800；燃用同样热值的煤层气，排放的颗粒物只是煤炭的1／616，S02为燃煤的1／120，CO只是燃煤的1／132，远远低于燃煤排放的污染物的量13

7、西j。所以开发利用煤层气具有安全、环保、节能多重意义，对优化我国能源结构，保护大气环境，改善煤矿安全条件，从根本上解决煤矿瓦斯灾害问题，都具有重大的意义，是我国实施可持续能源发展战略的必然选择。重庆大学硕十学位论文1绪论我国是煤炭资源大国，煤层气资源极为丰富。据《全国煤层气资源评价》2005年的研究成果，在埋深300"---2000米范围内，我国煤层气资源量为36．81x1012m3，约占世界煤层气总资源量的14％，相当于410x108t燃油，525x108t标准煤，与陆上常规煤层气资源量38x1012m3相当，位居世界第三16

8、J。其中可采资源量为10．87x1012m3。重庆地区拥有丰富的矿井煤层气资源，煤层气储量勘明的有744亿m3。但我市一年的煤层气抽取量仅为1．6亿m3，利用率低于30％。重庆各大煤矿(如松藻、钟梁山、南桐等)有大量煤层气资源，仅松藻煤矿，2003年煤层气抽放量