甲烷含量对模拟煤层气层流燃烧速度的影响
中低热值气层流火焰特性的数值模拟和实验研究的开题报告
中低热值气层流火焰特性的数值模拟和实验研究的开题报告一、选题背景中低热值气层是一种新型天然气，其热值较传统天然气低，但其资源丰富、成本低廉、环保性好等特点使得其受到越来越多的关注和研究。
然而，中低热值气层在使用时往往需要进行特殊的燃烧技术处理，因此对其燃烧特性的研究具有重要意义。
二、研究内容和研究目的本研究希望通过数值模拟和实验研究的方式，对中低热值气层流火焰特性进行分析研究，其中包括温度和速度场分布、火焰稳定性、燃烧效率等指标的测定和分析。
具体研究内容包括：1.中低热值气层燃烧特性的数值模拟使用计算流体力学（CFD）软件对中低热值气层的燃烧过程进行数值模拟，分析得到气相温度、速度以及火焰形貌等参数。
2.中低热值气层燃烧特性的实验研究设计实验装置，通过改变边界条件等因素控制火焰的位置、形态等参数，并且在实验过程中进行温度、速度等参数的测定。
3.对比分析结果将数值模拟和实验研究得出的结果进行对比分析，探讨实验结果与数值模拟结果的一致性及差异性。
本研究的目的在于深入研究中低热值气层的燃烧特性，为进一步的应用和研究提供实验和理论基础。
三、研究方法本研究采用数值模拟和实验研究相结合的方式，具体方法如下：1.数值模拟方法采用计算流体力学（CFD）进行数值模拟，建立基于全局化化学反应机理的三维数学模型，研究不同变量对于燃烧反应的影响，如速度、温度等变量。
2.实验方法设置火焰形貌、流速和温度等的实验参数，利用光学测量技术如高速摄影、PIV等对燃烧过程进行实时检测，并通过红外测温仪等工具对温度场进行测量。
3.结果对比将数值模拟和实验结果进行对比，分析其相互一致性及差异性。
四、研究意义本研究旨在探究中低热值气层的燃烧特性，对于解决中低热值气层燃烧技术问题，提高其利用率、节能环保等具有重要意义。
同时，无论从理论或实践角度看，研究者可了解和剖析中低热值天然气的特性，为其推广应用做出贡献。
甲烷二次燃烧火焰传播速度的数值模拟研究
利 用 效 率 ，实 现 尽 可 能 完 全 的燃 烧 ，从 而 减 少 尾 气 污 染 ． 然 气 时 ，点 火 延 迟 时 间 减 小 ，火 核 更 加 接 近 燃 料 喷 嘴 ；剑 桥
０ 引 言
氧尾 流 中 ，且受 复国宇航 中心 Ｊｕｌｉａ Ｍ．Ｆｌｅｃｋ等同研 究 了高压 污染 空气
二 次燃 烧 自点火 是 常见热 力设 备和 高速 推进 燃 烧室 （１５ｂａｒ，１１７３Ｋ，２００ｍ／ｓ）来流 下不 同 比例 氢气／天 然气 （ＮＧ）／
第 ３１卷 第 ２期 ２０１８年 ３月
机 电 产 品 开 笈 岛 斩
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
文 章 编 号 ： １００２—６６７３ （２０１８）０２—０５２—０３
Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．２ Ｍａｒ．．２０１ ８
甲烷 二 次 燃 烧 火 焰 传 播 速 度 的数 值 模 拟 研 究
史 增 凯 ，席 文 雄 ，金 星 ，张 玉坤
（航 天 工 程 大 学 激 光 推 进 及 其 应 用 国 家重 点实 验 室 ，北 京 １０１４１６）
摘 要 ： 二 次 燃 烧 是 常 见 热 力 设 备 和 高 速 推 进 燃 烧 室 内 的 重 要 现 象 ．但 目前 对 二 次 燃 烧 的 研 究 较 为 匮 乏 。 为 了 研 究 当 量 比 、 甲 烷 添 加 量 对 二 次 燃 烧 自点 火 火 焰 传 播 速 度 的 影 响 情 况 ， 论 文 利 用 ＣＨＥＭＫＩＮ 软件 中火焰速度 反应 器模 拟研 究 了向不 同当量 比 （０．３－０．９）甲烷／空 气一 次燃烧 产物 中添加 不 同量 （摩 尔分数 ０．０２￣０．２４）甲烷 时 的 自点 火 火焰 传播 速 度 研 究表 明 当量 比主 要 是 通过 影 响尾 气 温度 和 一次 燃烧 产 物 中 富余 氧 气来 影响 火 焰传 播速 度 ．而 甲烷 添加 量 会 影响 二 次 燃烧 时局 部 当量 比 ， 局 部 当量 比 在 １附近 时 火 焰 传 播 速 度 最 大
甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响
甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响陈磊;金晶;索娅;张建民;康利荣【期刊名称】《锅炉技术》【年(卷),期】2010(041)005【摘要】天然气与煤共转化技术是一种新的合成气工艺.利用热天平比较研究了在甲烷气氛和氮气气氛下褐煤的热失重规律,研究发现在350 ℃～650 ℃之间,甲烷气氛下煤热解的失重速率要高于氮气气氛下的失重速率,表明由于甲烷的存在促进了煤的热解.通过不同甲烷浓度下常压固定床褐煤的热解气相产物分析表明,甲烷的存在不仅使煤的热解发生变化,而且甲烷浓度的变化对碳氢组分的析出规律也有较大影响,C2、C3、C4的析出在400 ℃～500 ℃温度区间内最为强烈,而随着甲烷浓度的增大,轻质烃的析出浓度基本呈上升趋势.【总页数】4页(P1-4)【作者】陈磊;金晶;索娅;张建民;康利荣【作者单位】上海理工大学动力工程学院,上海200093;上海理工大学动力工程学院,上海200093;上海理工大学动力工程学院,上海200093;上海理工大学动力工程学院,上海200093;上海理工大学动力工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TQ53【相关文献】1.煤与天然气的高温共热解研究 [J], 罗鸣;张建民;高梅杉2.钾对纤维素-煤共热解过程焦炭结构和热解特性的影响 [J], 尹杰;尹艳山;赵亮;田红;刘亮3.煤与天然气共热解过程中硫的析出规律研究 [J], 高梅杉;张建民;罗鸣4.生物质和煤共热解特性及催化剂对热解的影响 [J], 亚力昆江·吐尔逊;别尔德汗·瓦提汗;迪丽努尔·塔力甫;阿布力克木·阿布力孜;徐绍平5.热解条件对西湾煤与秸秆流化床加压共热解的影响 [J], 黄勇;王宁波;刘巧霞;王武生;刘丹;张晓欠;靳皎因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
混合气体驱替煤层气技术的机理及试验研究
3、混合气体驱替煤层气技术的优势和不足：混合气体驱替煤层气技术具有多 方面的优势。首先，该技术可以显著提高煤层气的采收率。其次，注入的气体 可以降低煤层气的采出难度，提高了采收效率。此外，该技术还可以减少环境 污染，提高矿井的安全性。然而，混合气体驱替煤层气技术也存在一些不足之 处。首先，该技术的实施需要一定的技术支持和人员配备。
随着煤炭工业的快速发展，煤层气作为一种清洁、高效的能源，逐渐受到广泛。 低渗透煤层作为煤层气的主要储层之一，其开发利用对于优化能源结构、提高 能源利用效率具有重要意义。然而，低渗透煤层由于渗透率低、储层压力高， 给煤层气的开发利用带来很大困难。高压注水驱替瓦斯是一种有效的开发低渗 透煤层气的方法，本次演示旨在探讨其作用机理及应用研究。
1、混合气体驱替煤层气技术的原理和概念：混合气体驱替煤层气技术是指在 一定的压力和温度条件下，将注入的气体与煤层气在煤层中形成混相驱替，从 而将煤层气从煤层中驱替出来的一种技术。该技术通过降低煤层气的采出难度， 提高了采收率。
2、混合气体驱替煤层气技术的前期准备和实施过程：在实施混合气体驱替煤 层气技术之前，需要对矿井进行必要的准备。例如，需要对矿井进行压裂和注 水等预处理，以增加煤层的渗透性和活性。之后，需要注入一定量的气体，以 形成混相驱替。注入的气体可以是氮气、二氧化碳等非凝析性气体，也可以是 甲烷、丙烷等凝析性气体。在注入气体之前，还需要对注入系统进行调试和试 运行，以确保注入的顺利进行。
混合气体驱替煤层气技术的机理：混合气体驱替煤层气技术是一种将注入的气 体与煤层气进行混合，从而将煤层气从煤层中驱替出来的一种技术。该技术的 原理是在一定的压力和温度条件下，注入的气体与煤层气在煤层中形成混相驱 替，从而降低了煤层气的采出难度，提高了采收率。具体来说，混合气体驱替 煤层气技术包括以下三个方面：
甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响_陈磊
第41卷第5期2010年9月锅 炉 技 术BOIL ER T ECH NO L OGYVol.41,No.5Sep,2010收稿日期:2009-02-13; 修回日期:2009-07-15基金项目:国家重点基础研究规划项目(2004CB217706203)作者简介:陈磊(1975-),男,山东烟台人,博士研究生,主要从事清洁燃烧技术研究。
文章编号: CN31-1508(2010)09-0001-04甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响陈 磊,金 晶,索 娅,张建民,康利荣(上海理工大学动力工程学院,上海200093)关键词: 褐煤;甲烷;合成气;热解摘 要: 天然气与煤共转化技术是一种新的合成气工艺。
利用热天平比较研究了在甲烷气氛和氮气气氛下褐煤的热失重规律,研究发现在350 ~650 之间,甲烷气氛下煤热解的失重速率要高于氮气气氛下的失重速率,表明由于甲烷的存在促进了煤的热解。
通过不同甲烷浓度下常压固定床褐煤的热解气相产物分析表明,甲烷的存在不仅使煤的热解发生变化,而且甲烷浓度的变化对碳氢组分的析出规律也有较大影响,C 2、C 3、C 4的析出在400 ~500 温度区间内最为强烈,而随着甲烷浓度的增大,轻质烃的析出浓度基本呈上升趋势。
中图分类号: T Q 53 文献标识码: A0 前 言近几十年内,我国以煤为主的能源消费结构还不可能马上转变,因此通过煤气化来补充天然气制合成气的短缺,是保证我国能源供需平衡并走上可持续发展之路的趋势。
一种基于天然气蒸汽转化法与煤气化过程发展的制备合成气的天然气-煤共转化的技术[1]不仅为我国复杂的能源问题提供很好的解决途径,同时从目前合成气生产工艺的角度出发,也为我国能源利用的可持续的发展起到积极的作用。
由于国外能源结构与我国国情的差别,因此国外学者对天然气与煤共转化的实验和理论研究较少,欧阳朝斌和宋学平[2-3]等利用固定床和移动床进行了煤与天然气共转化的尝试研究,通过调节操作参数和进料条件来得到可调节C/H 比的合成气。
初始压力对甲烷_空气预混气体燃烧特性的影响研究
斯的安全存储以及使用提供相应的基础数据。 1 试验系统和条件
如图 1 所示， 试验系统主要由定容燃烧弹及 其配套系统组成。定容燃烧弹为一圆柱体，弹体内 部长度和直径分别为 310 mm 和 305 mm，另有两 个 直 径 为 295 mm（内 径 ）、厚 度 为 50 mm 的 石 英
统模拟了常温常压下煤层气中甲烷含量对其层流 燃烧速度的影响， 发现当量比对层流燃烧速度有 很大的影响[10]。 张红光通过在定容燃烧室内研究
·1398·
谢 烽，等 初始压力对甲烷-空气预混气体燃烧特性的影响研究
首 先 利 用 Dalton 分 压 定 律 在 配 气 罐 中 配 制 好设定浓度的甲烷-空气混合气， 然后使用真空 泵将定容燃烧弹抽成真空， 并将配制好的甲烷空气（甲烷的纯度为 99.9%）预混气体充入其中， 静置 5 min，确保气体相对静止。本试验中，初始压 力为 0.04~0.16 MPa，每间隔 0.02 MPa 为一组；燃 空当量比为 1，温度为 300 K。 通过触发点火器放 电点燃容器中的可燃气体， 并同时开启高速摄像 机、压力测试系统，点火后火焰从点火电极处呈球 形自由传播至整个定容燃烧弹中，记录相关数据。 下次试验前，用新鲜空气吹洗容器 3 min，以保证 容器中没有剩余的燃烧产物。 2 实验结果及分析
大，尤其以石油一类不可再生的化石燃料为甚，因 境下的甲烷燃烧特性研究十分必要，为天然气、瓦
此寻找清洁而高效的可再生替代能源显得十分重 要。 我国有丰富的天然气、煤层气资源，其主要成 分是甲烷（CH4）。 以甲烷为主体的可燃气体作为 替代燃料，具有杂质少、燃烧清洁、燃烧效率高等 特点， 因此有诸多学者对甲烷燃烧特性进行了积 极的探索[1]~[9]。 刘岩基于定容燃烧弹和高速纹影系
甲烷燃烧器流场数值模拟
zቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
xx 2 yy 2 zz 2
u div(u ) ， x v div(v) ， y w div( w) ， z u v )， y x w u ) x z w v ) y z
1 流体数学模型
1.1 连续方程
质量守恒方程也称为连续性方程。根据 连续性假设， 粘性可压流体其表达式可以表 达为： ( u ) ( v ) ( w ) 0 （1.1） t x y z 对于不可压缩流体， 密度为常数时可以将上 式化简为： u v w 0 x y z （1.2） 速度矢量 V= { u ,v, w } ，式 1.2 为粘性 不可压流体运动的连续方程。
前[1]。李兵臣，宋景慧等对二次风旋流场进 行了数值模拟， 发现不同的调节范围对流场 [2] 的影响较大 。 苏亚欣,汪文辉,邓文义对燃烧 的流场进行了数值模拟， 研究了流场温度分 布情况与燃烧产物的燃烧情况[3]。 张力,王炯 等对低热值煤层气燃烧器结构进行了数值 模拟与优化， 研究了甲烷体积分数为 30%时 的不同比例的直流风和旋流风对燃烧过程 的影响[4]。 冯明杰,李德立等对火焰长度可调 的燃烧器的燃烧过程建立了数学模型， 采用 fluent 软件对流场的热负荷及中心燃料总流 量的比值对燃烧室温度场进行了数值研究 , 结果表明改变燃气流量比， 能够实现火焰长 [5] 度的调整 。钟北京 , 洪泽恺联合 CFD 和
甲烷燃烧器流场数值模拟
李丽，白锦川
（1.酒泉职业技术学院 化学工程系 ， 甘肃 酒泉 735000
摘要：本文通过采用 Workbench Design Molder 对燃烧器的流体进行物理建模，用 Fluent 软 件对空气流速在 10m/s、 20m/s、 30m/s 和 40m/s 情况下的甲烷燃烧情况进行了数值模拟研究。 分析结果表明当甲烷流速一定时随着空气流速的增大甲烷的燃烧程度越来越充分， 供给的热 量越来越多。另外，软件计算结果与实际的产热效果很接近，表明了 Fluent 对燃烧场的模 拟研究可以应用实际工程， 根据本文的计算思路和方法对燃烧的结构优化优化和降低能源消 耗提供一定参考作用。 关键词：甲烷；燃烧器、Fluent、数值模拟
煤层气
煤层气煤层气（Coalbed Methane）储层参数，主要包括煤的等温吸附特性参数、煤层气含量、渗透率、储层压力、原地应力，以及有关煤岩煤质特征的镜质组反射率、显微组分、水分、灰分和挥发分等，相应的测试分析技术有：煤的高压等温吸附试验（容量法）、煤层气含量测定、煤层气试井和煤岩煤质分析等。
煤的高压容量法等温吸附实验，是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数，等温吸附数据测定准确性，直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。
许多研究表明，煤是具有巨大内表面积的多孔介质，象其它吸附剂如硅胶、活性碳一样，具有吸附气体的能力。
煤层气以物理吸附方式储存在煤中，主要证据有：甲烷的吸附热比气化热低2—3倍（Moffat ＆Weale，1955；Y ang ＆Saunders，1985），氮气和氢气的吸附也与甲烷一样，这表明煤对气体的吸附是无选择性的；大量试验也证明，煤对气体吸附是可逆的（Daines，1968；Maver 等，1990）。
结合国内外资料，推荐吸附样粒度为60—80目。
煤的平衡水分—当煤样在温度30℃、相对湿度96%条件下，煤中孔隙达到水分平衡时的含水量。
测试平衡水平的主要目的是：恢复储层条件下煤的含水情况，为煤的吸附实验做准备。
煤层气含量—指单位重量煤中所含的标准状态下（温度20℃、压力101.33kpa）气体的体积，单位是cm3/g或m3/t。
它是煤层气资源评价和开发过程中计算煤层气资源量和储量、预测煤层气井产量的重要煤储层参数之一。
煤层气含量的测定方法大体上可分为两类：直接法（解吸法）和间接法（包括等温吸附曲线法和单位体积密度测井法）。
在直接法中，保压取心解吸法是精确获得原地煤层气含量最好的方法。
直接法的基本原理煤心煤样的煤层气总量由三部分气体量构成：一是损失气（lost gas）,二是实测气（measured gas），三是残余气（residual gas）。
甲烷浓度和煤粉粒径对混合爆炸火焰传播速度的影响
第17卷第9期2017年3月1671—1815(2017)09-0321-04科学技术与工程Science Technology and E ngineeringV ol. 17 No. 9 M ar. 2017©2017 Sci. Tech. Engrg.甲烷浓度和煤粉粒径对混合爆炸火焰传播速度的影响田野1王保民1李利国2(中北大学化工与环境学院1$太原030051 %内蒙古科技大学国家重点实验室2$包头，014010#摘要为评价瓦斯空气煤粉混合爆炸危险性大小，探究爆炸机理，方便相关事故原因分析，利用水平透明坡璃式爆炸管道，探究了甲烷浓度、煤粉粒径对复合爆炸中火焰传播速度的影响。
实验结果表明）随着甲烷浓度的增大，火焰传播速度先增大后减小，在接近爆炸上限浓度和爆炸下限浓度时达到最大值；随着煤粉粒径的增大，火焰传播速度逐渐变小，最大火焰传播速度也变小，甲烷浓度为10E，煤粉粒径为30 .m时火焰传播速度最大。
关键词甲烷煤粉复合爆炸粒径甲烷浓度火焰传播速度中图法分类号X932; 文献标志码A甲烷煤粉复合爆炸一直是导致我国煤矿伤亡事故频发的重要因素，也是粉尘类爆炸事故中后果最为严重、伤亡最惨烈的一种，仅辽宁本溪煤矿瓦斯爆炸就造成1549人死亡、246人重伤，所以研究其爆炸机理极为必要[1，2]。
目前国内外对甲烷煤粉爆炸研究较多，但对两者混合发生二次爆炸或复合爆炸的研究较少。
E c kh o f f研究了工业过程中的粉尘爆炸，对煤粉爆炸特性进行了探讨[3];P ru L研究了关于粉尘云中点火和火焰传播方面的问题[4];文献[5]对煤粉爆炸参数进行了研究；中北大学尉存娟等研究了瓦斯爆炸诱导瓦斯-煤粉二次爆炸的实验[6];胡双启等研究了管道内瓦斯爆炸引起沉积煤粉二次爆炸实验，两者运用了同一套装置，研究了煤粉浓度和粒径对二次爆炸压力的影响，结果表明爆炸压力都随粒径的增大、浓度的增大呈先增大后减小的趋势[7];北京理工大学教授白春华研究了工业粉尘二次爆炸过程，其中实验装置内径0.3 m，长71 m，还架设在3 m的空中，极为复杂[8];大连理工大学李江波研究了密闭管道内甲烷-煤粉复合爆炸特性，其中采用的是垂直管道，煤粉与混合气体从管道同一端进人实验容器，而且采用的是蓄电池点火的2016年9月22日收到第一作者简介&田野（1988—#，女，硕士研究生。
低温环境下甲烷爆炸流场特性模拟
低温环境下甲烷爆炸流场特性模拟李润之;司荣军【摘要】在低浓度煤层气含氧液化工艺过程中,甲烷浓度会处于爆炸极限范围内,存在爆炸危险.采用流场模拟平台,对密闭容器内低温环境条件下的甲烷爆炸过程进行了数值模拟.通过研究得出:在反应体系体积及初始环境压力不变的情况下,环境温度越低,最大爆炸压力越大,到达最大爆炸压力所需时间越长;爆炸流场以化学反应区为阵面分别建立正负流动区,并不断向壁面推进,火焰传播过程受化学反应区正反馈机制的影响,在密闭容器内出现点火、加速传播、衰减传播和猝灭4个阶段;随着环境温度的降低,火焰传播速度明显降低,火焰持续时间延长.该结论可为认清低温条件下的甲烷爆炸机理及预防低浓度煤层气含氧液化工艺爆炸事故提供依据.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2015(035)006【总页数】6页(P901-906)【关键词】爆炸力学;反应速率;火焰传播;甲烷爆炸;流场;爆炸压力【作者】李润之;司荣军【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司火灾爆炸防治研究分院,重庆400037;重庆大学资源与环境科学学院,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司火灾爆炸防治研究分院,重庆400037【正文语种】中文【中图分类】O389密闭容器内气体爆炸实验技术是研究气体爆炸特征参量的主要方法，但受实验条件限制，测试结果多反映气体爆炸的压力特性[1-3]，少有关于密闭容器内爆炸流场变化过程及火焰/冲击波传播方面的报道，对低温环境的气体爆炸研究也没有报道。
数值模拟具有快速、经济的优点，能得到一些在爆炸瞬态过程中目前实验手段所不能测试到的信息，已成为继理论分析、实验研究后另一种有力的科研工具[4-6]。
在低浓度含氧煤层气利用过程中，一直困扰煤层气大规模利用的主要因素是煤层气中可燃气体浓度太低，容易使其处于爆炸极限范围之内。
深冷液化工艺过程中的低温精馏液化单元主要是在精馏塔内进行的，此时煤层气处于低温环境，甲烷可能会处于爆炸极限范围之内，其利用的安全性难以得到保证[7]。
稀释气对高甲烷含量天然气燃烧特性的影响
稀释气对高甲烷含量天然气燃烧特性的影响汤成龙;司占博;张旭辉;张双;黄佐华【摘要】针对高甲烷含量天然气在实际发动机中燃烧温度过高、NOx排放过高的问题,利用定容燃烧弹实验和Chemkin软件模拟计算相结合的方法,对其预混层流燃烧特性进行研究,分析了不同稀释比和稀释气种类(N2和CO2)对混合气的层流火焰速度、NOx摩尔分数、燃烧压力和燃烧期等燃烧特性参数的影响.研究表明,层流火焰速度、质量燃烧率和热释放率均随稀释比的增加而减小,稀释气添加导致火焰温度下降,从而降低了NOx摩尔分数.Markstein长度和火焰厚度都随稀释比的增加而增加,火焰流动不稳定性得到抑制.添加稀释气导致燃烧压力峰值和压力升高率降低、燃烧期延长,与N2相比,CO2对混合气燃烧特性的稀释效果更加显著,从而为通过废气再循环技术路径降低高甲烷含量天然气发动机燃烧温度,控制NOx排放提供了理论指导.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2015(049)009【总页数】7页(P41-46,83)【关键词】天然气;稀释;层流火焰速度;燃烧特性【作者】汤成龙;司占博;张旭辉;张双;黄佐华【作者单位】西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TK464随着化石能源短缺和大气污染的日益严重,探索高效燃烧方式已成为内燃机和燃烧学界的重要研究方向。
天然气(主要成分是甲烷,以及少量乙烷等)具有安全性高、排放性能好、价格低等优点,已成为目前应用最为广泛的汽车代用燃料。
为进一步提高天然气发动机的热效率,通常会使用较高的压缩比,结果导致发动机更容易发生爆震,缸内燃烧温度升高,NOx排放增加。
煤层气扩散燃烧性能影响因素分析
第 ２期
北 京 石油化 工学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＢ ｉｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｏ ｒ ａ ｅｊ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆ ｏ ｉ ｔ
Ｐｅ ｒ — ｈｅ ｉａ ｅ ｈｎ ｏ ｙ ｔ ｏ ｃ ｍ ｃ ｌＴ ｃ ｏｌ ｇ
Ｖｏ ． Ｏ Ｎ Ｏ ２ １２ ．
２１ ０ ２年 ６ 月
为 速度矢 量 ， ｓ ｍ／ ； 为第 ｉ 物 质在 第 ｒ个 种
反应 中 的分解 速率 ， ｓ ｍ／ 。
１２ 动 量守恒 定律 ． 动量 守恒 方程 为
算流 体 力 学 的涡 耗 散模 型 ， 用 有 限容 积 法建 采 立组 分燃烧 与 扩 散 数学 模 型 ］ 笔者 针对 长 为 ， ２ ９ｍ， 径为 ０ ５ 的喷 口型 燃烧器 进行 数值 ． 直 ． ｍ 模拟 ， 到不 同影 响因 素对 煤 层 气燃 烧 的燃烧 得
果可为生产实际提供一定的理论指导 。 关 键 词 喷 口型 燃烧 器 ；甲烷 浓 度 ｝速 度 比 ；过 量 空 气 系 数 ；数值 模拟
中 图 法 分 类 号 Ｖ ３ ． ２ １２
煤 层 气是 一 种 非 常规 天 然气 ， 开发 煤 层气
分输 运化 学 反 应 方 程 。故 计 算 煤 层 气一 气非 空
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收稿 日期 ：０ 卜１一６ ２ １ ２Ｏ ＊辽 宁 省 自然基 金 项 目 ， 目号 ：０ ８ １６ 辽 宁 省 科 学 技 术 项 ２ ０２ ８ ； 项 目 ， 目号 ： ０ ７ ２ ０ １ 项 ２０ ２ ０ ５ 。
ｃ ３
摘
要
基 于 计 算 流 体 力 学 的 涡 耗 散 模 型 ， 用 有 限容 积法 建 立 组 分 燃 烧 与 扩 散 数 学 模 型 。 采
甲烷-正庚烷混合物的预混层流火焰研究
甲烷-正庚烷混合物的预混层流火焰研究梁俊杰;李格升;张尊华;周梦妮【期刊名称】《内燃机学报》【年(卷),期】2016(034)005【摘要】利用球形传播火焰试验和一维平面火焰数值模拟对0.1 MPa、393 K条件下甲烷-正庚烷混合物的预混层流燃烧特性进行了研究,其中当量比从0.7到1.5、甲烷含量从0到100％.结果表明:随着甲烷含量的提高,甲烷-正庚烷混合物的层流燃烧速度和Markstein长度首先基本保持不变,呈现出与正庚烷类似的特性,当甲烷含量达到75％时,其层流燃烧速度和Markstein长度开始不同于正庚烷,逐渐发生变化.结合层流燃烧速度的敏感性分析,对混合物一维平面火焰中主要自由基的浓度和主要基元反应的反应速率随甲烷含量的变化进行了研究,发现当甲烷含量增至75％时,主要自由基(·H、OH和·O)的摩尔分数峰值和基元反应(R1 H+O2=O+OH、R24 CO+ OH=CO2+ H)的反应速率峰值都开始发生变化.【总页数】8页(P423-430)【作者】梁俊杰;李格升;张尊华;周梦妮【作者单位】武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】TK407.9【相关文献】1.超细活性及惰性粉体对甲烷/空气预混物层流火焰传播的影响 [J], 王婷;王信群;吕岳;苏登;杨博;Pitor Wolanski2.甲烷/乙烷-空气预混层流燃烧特性试验和数值模拟研究 [J], 汤成龙;张旭辉;司占博;黄佐华3.苯-空气低压预混层流火焰燃烧特性研究 [J], 倪培永;王向丽4.甲烷-正十二烷-空气混合物预混层流燃烧特性的试验分析 [J], 张尊华; 丁海麒; 梁俊杰; 李格升5.直流电场对甲烷/氨/空气预混层流火焰的影响 [J], 郭致成;高忠权;鲍彦同;杜增晖;李钰潼;张灏;卢矍然因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
非线性拉伸对甲烷－空气预混火焰燃烧特性的影响
［1］Kelley AP，Law CK.Nonlinear effects in the extraction of laminar flame speeds from expanding spherical flames［J］.Combust Flame，2009，156（9）：44-51.
国内外已经有很多的学者研究了甲烷的层流燃烧特性。这些研究通常将拉伸对于火焰的影响假设为线性的，进而计算得到层流燃烧速率和马克斯坦长度。然而最近的研究表明，这些火焰速率的测量数据存在很大误差。Kelley等和Chen［1-2］通过实验展示了非线性拉伸的影响起到了重要的作用，将拉伸的影响简化为线性时会产生误差。因此，层流火焰的燃烧特性必须运用最新的燃烧理论进行分析。为了理解不同拉伸模型对火焰燃烧特性的影响 ，本文使用纹影和高速摄像系统记录了火焰燃烧的发展动态，同时运用了传统线性理论和非线性的燃烧理论测定了不同当量比条件下的层流燃烧速率和马克斯坦长度。
Kelley［1］运用传统线性方法计算火焰燃烧速率时，考虑了非线性拉伸的影响 ，并将层流火焰限定为以绝热和拟定常的方式传播，提出了非线性的火焰发展方程：
这个非线性的方程避免了求导的过程，从而提供了更精确的结果。计算得到无拉伸火焰传播速率Sl后就可以计算出未拉伸燃烧速率ul。他们之间存在的关系为：
这里ρb和ρu是燃烧气体和未燃气体的密度。ρu可以通过理想气体法则确定 ，ρb可以通过绝热平衡产物的性质计算得到。
【正文语种】中 文
煤层气也称“瓦斯”，是一种从煤床中提取出来的可燃混合气体，以甲烷为主要成分。它长期以来被视为煤矿安全的主要危害，在地下煤矿往往运用通风的方法稀释和移除这些可燃气体。每年全球煤矿工业释放到地球的煤层气大约有2 500万t，然而甲烷对于全球变暖的作用是二氧化碳的24.5倍。因此，停止将煤层气向大气排放，并通过收集对它们加以有效利用是非常必要的。尽管煤层气在发电和工业生产等领域已经得到了成功的应用，但将其用作交通运输工具的燃料，仍然存在着巨大的挑战。所以，研究了解甲烷的火焰速率以及火焰稳定性是至关重要的。
毕业设计论文-CH4和CO2在煤层中吸附的分子模拟
本科毕业设计（论文）题目：CH4和CO2在煤层中吸附的分子模拟学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2012年 6月 10 日摘要本文利用用Wiser煤分子模型，采用分子动力学（MD）模拟和巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟相结合的方法，构建了合理的无定形煤分子模型，模拟研究了CH4和CO2在煤层中的单组分吸附以及二元混合组分CH4/CO2吸附。
通过对吸附量、选择性系数、吸附热等参数的对比评定，分析了CH4和CO2在煤中的单组分吸附特性及其影响因素以及二元混合吸附时CH4与CO2的竞争吸附情况。
研究结果表明：CH4和CO2单组分吸附的吸附量均随温度的升高而减少，随压强的增大而增加；混合吸附过程中，CH4与CO2在煤层中存在竞争吸附，CO2的吸附量和吸附热均大于CH4，选择性系数S CH4/CO2＜1,因此，CO2在煤层中的竞争吸附性强于CH4，为注入CO2提高煤层气采收率提供了理论支撑。
关键词：煤；甲烷；二氧化碳；吸附量；竞争吸附；提高煤层气采收率ABSTRACTThis thesis employed the Wiser coal mode, using molecular dynamic simulation method to construct a reasonable amorphous cell model of coal. We simulated and studied the adsorption behavior of pure CH4 and CO2 and the adsorption behavior of binary CH4/CO2 on coal by the Grand Canonical Ensemble Monte Carlo (GCMC) simulation method. Through the analysis of adsorption capacity, selectivity and isosteric heat, we can obtain the single- component adsorption character, influencing factor and the competitive adsorption behavior of binary CH4/CO2on coal. The result of GCMC simulations indicated that the single-component adsorption amount of CH4 and of CO2 increases with pressure increases and decreases with temperature increases. In the binary CH4/CO2 adsorption, there is competitive adsorption between CH4 and CO2. And the adsorption capacity, selectivity and isosteric heat of CO2 are greater than that of CH4, demonstrating that CO2 has stronger adsorption ability than CH4. This can be an important theoretical foundation of enhanced coal bed methane (ECBM).Keywords: Coal；Methane；Carbon dioxide；Adsorption amount；Competitive adsorption；Enhanced coal bed methane (ECBM)目录第一章前言 (1)1.1煤层气概述 (1)1.1.1 煤层气概念及其在煤层中的存储 (1)1.1.2 煤层气吸附的研究现状 (2)1.2注入CO2增加CH4的产出率 (4)1.3分子模拟技术在煤层气研究中的应用 (5)第二章计算方法与软件介绍 (7)2.1巨正则蒙特卡洛方法简介 (7)2.1.1 系综类型 (7)2.1.2 蒙特卡洛方法简介 (7)2.2分子动力学方法简介 (9)2.3M ATERIALS S TUDIO软件介绍 (9)第三章煤结构模型的构建 (10)3.1煤分子结构的理论模型 (11)3.2煤结构模型的构建 (12)3.2.1 煤分子模型的选择 (12)3.2.2 平面煤分子模型的构建 (13)3.2.3无定形煤结构模型的构建 (14)3.3结果分析 (15)3.4本章小结 (16)第四章CH4和CO2在煤层中吸附的蒙特卡洛模拟 (17)4.1引言 (17)4.2吸附质分子的构建与优化 (17)4.3模拟方法及参数设置 (18)4.4计算结果与分析 (19)4.4.1 单组分等温吸附模拟 (19)4.4.2 二元混合组分的等温吸附模拟 (22)4.5本章小结 (27)第五章结论 (28)致谢 (30)参考文献 (31)第一章前言煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化，逐渐形成的固体可燃性矿产[1]。
不同浓度甲烷爆炸火焰传播过程的实验研究
不同浓度甲烷爆炸火焰传播过程的实验研究
任瑞娥;吕荣;李媛
【期刊名称】《化工中间体》
【年(卷),期】2014(0)3
【摘要】为研究甲烷浓度对瓦斯爆炸后火焰传播的影响,以期降低煤矿事故带来的损失,在水平有机玻璃管道中,选取五种不同浓度的甲烷进行爆炸实验,并采用高速摄影仪记录火焰传播过程,利用MATLAB处理采集到的图像,研究在不同浓度甲烷爆炸传播过程中,火焰传播速度、传播位移以及火焰厚度随传播时间的变化规律。
研究结果表明:甲烷浓度对火焰传播速度、传播位移及火焰厚度的影响显著。
甲烷浓度越接近化学当量浓度,火焰传播速度越快,传播位移越大,火焰越厚。
随着时间的增加与传播距离的增大,火焰传播速度先增大后减小,火焰厚度先变厚再变薄。
【总页数】4页(P45-48)
【关键词】甲烷浓度;火焰传播速度;火焰厚度;高速摄影;MATLAB
【作者】任瑞娥;吕荣;李媛
【作者单位】山西省中北大学化工与环境学院;山西煤炭远销集团马家岩煤业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD712.7
【相关文献】
1.甲烷浓度和点火能量对瓦斯爆炸火焰长度影响的实验研究 [J], 郑兴忠;郑丹
2.管道内不同浓度甲烷爆炸传播特性的实验研究 [J], 尉存娟;谭迎新
3.密闭管内甲烷-煤粉复合爆炸火焰传播规律的实验研究 [J], 毕明树;李江波
4.敞口端点火条件下甲烷-空气爆炸火焰传播实验 [J], 王涛;文虎;罗振敏;任军莹;邓军;郭正超;程方明
5.甲烷浓度和煤粉粒径对混合爆炸火焰传播速度的影响 [J], 田野;王保民;李利国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小议影响煤层气含量的地质因素分析与定量预测
小议影响煤层气含量的地质因素分析与定量预测【摘要】该文结合笔者实际经验，合理分析了影响煤层气含量的地质因素，随后运用支持向量机回归的方法，对某工区煤层气含量进行定量预测。
【关键词】影响煤层气含量地质因素定量预测对于煤层含气量，其主要决定了煤层气能否成藏。
其中影响煤层气含量的地质因素不仅包括煤变质程度以及煤层埋藏深度，还有岩浆活动与煤层封闭性等等，煤变质程度是最重要的影响因素。
然而因为煤层气含量和它的影响因素间存在较为繁杂的关系，通过线性关系要合适地表示煤层气含量的内在变化规律较为困难。
该文基于前人的研究分析，根据某工区的具体资料，通过数量比较少的已知样本，选用可以避免局部极小问题的支持向量机回归的这种办法，正确地定量预测并分析了煤层气含量，最终得出更为便利正确的煤层气含量预测方法。
1 对煤层气含量造成影响的地质因素1.1 煤层封闭性进行含气量影响因素的分析之时，应对煤层的顶底板厚度以及岩性进行考虑。
将处在煤储层上下某厚度的岩层叫做煤层的封闭层，完好的封闭层能保证地层压力，使地层水交替得以受阻，煤层气通常吸附态得以存在。
还使煤层气以水溶、游离这些方式的散失得以变少。
煤储层针对煤层气的贮存能力极大程度之上决定于封闭层具有的封闭性。
封闭层的岩性及厚度对封闭层的有效性产生直接影响。
据有关研究表明煤储层上下二十米的封闭层对煤层造成最高的影响，还使封闭层和煤层气含量之间的关系得以成立。
其表示，伴随着封闭系数的加大，煤层气含量缓缓变大。
1.2 煤变质程度针对煤层气含量，其伴随着煤阶的变大，会有首先急剧增高，再有缓慢增高，再有急剧增高，最后有急剧降低的这一阶段性演化特征。
首个阶段停止在镜质组最高反射率达到大约1.3%的位置，就是褐煤至焦煤；再一个阶段就是1.3%-2.8%，就是焦煤及瘦煤、贫煤以及初级无烟煤；第三个阶段就是2.8%-3.5%，也就是无烟煤早期；最后一个阶段高于3.5%，就是无烟煤中后期。
首个阶段中，煤层气含量发生急剧增高，重点因为煤中微孔变多，生气量变多；再一个阶段之中，重点因为新生孔隙变大的空间有限；第三个阶段，主要因为甲烷不仅生成很多，空隙空间以及吸附性也变大；最后一个阶段，生气作用停止导致煤层气含量急剧降低。
煤层气燃烧NOx生成特性及影响因素数值模拟
第42卷第9期热力发电V01．42N o9 2013年9月T H E R MA L P O W ER G E N E R A T t O N Sep．2013煤层气燃烧N O x生成特性及影响因素[摘数值模拟张清叶，李建雄河南机电高等专科学校，河南新乡453002要]采用非预混燃烧模型对煤层气燃烧及N O。
生成进行了数值模拟，研究了煤层气中甲烷浓度、过量空气系数及射流角度等因素对N O生成的影响。
结果表明：随着甲烷浓度的增大，N O，生成量增大，C H。
浓度从25％增大到45％时，燃烧室出口面上N0质量分数提高8倍左右；过量空气系数为1．00时，出口面上平均N0质量分数最大，过量空气系数在1。
oo以上增大时，生成N晚量降低；射流角度变化对燃烧温度及N o：生成的影响较小。
[关键词]煤层气；燃烧；N0，生成；甲炕浓度；过量空气系数；射流角度；数值模拟[中图分类号]T K l6[文献标识码]A[文章编号]1002—3364(2013)09—0059—04I D O l编号]10．3969／j．i s s n．1002—3364，2013．09．059N um er i cal s i m ul at i on on N O。
f or m at i on char act er i st i cs dur i ng coal be d m et hane c om bust i on and t he i nf l uenci ng f act or sZ hang Q i ngye，LI J i a nxi ongH en an M e c hani ca l and E l ect r i cal En gi ne er i ng C o l l ege，X i n xi ang453002，C hi naA bs t r a c t：O n t he ba si s of non—pr e m i xe d com bus t i on m ode l，t he com bus t i on pr oce ss and N O，f or—m at i on cha r act er i st i cs of c oa l be d m et hane w er e num er i cal l y si m ul at e d，t o i nves t i gat e t he ef f ect of f ac t or s l i ke t he m e t hane conc ent r at i on，t he e xce s s ai r r at i o and t he i et t i ng angl e on N O。
煤层气扩散燃烧性能影响因素分析
煤层气扩散燃烧性能影响因素分析姜凤利;范开峰;王卫强【摘要】Based on the model of the FLUENT vortex dissipation, using the method of the limited volume, the mathematics model of the burning and diffusing phase is build. And so nozzle combustor is simulated whose long is 2. 9 meters and diameter is 0. 5 meter numerically. Research indicates: with the methane concentration in the CBM increasing, the peak concentration of the oxygen moved to the right, the maximum temperature and the average temperature gradually increase in the CBM; with the speed ratio increasing, the methane burn faster; with excess air coefficient increasing, the maximum temperature in the non-premixed system move to the right. This result supply the theory instruction for the actual product.%基于计算流体力学的涡耗散模型,采用有限容积法建立组分燃烧与扩散数学模型.针对长为2.9m,直径为0.5 m的喷口型燃烧器进行数值模拟.研究表明:随着煤层气中甲烷浓度的增加,氧气浓度的峰值逐渐右移,非预混系统的最高温度与平均温度都有所增加.随着速度比的逐渐增加,煤层气中甲烷燃烧较快；随着过量空气系数的增加,非预混系统燃烧温度最大值逐渐右移.该结果可为生产实际提供一定的理论指导.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(064)004【总页数】4页(P779-781,785)【关键词】喷口型燃烧器;甲烷浓度;速度比;过量空气系数;数值模拟【作者】姜凤利;范开峰;王卫强【作者单位】辽宁石油化工大学,抚顺113001;辽宁石油化工大学,抚顺113001;辽宁石油化工大学,抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TK224.12煤层气是一种非常规天然气，开发煤层气在安全、环境、经济等方面都具有一定的优势。
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刘 岩 ，苗海燕 ，黄佐 华，蒋德 明
（ 安 交 通 大 学 动 力 工 程 多 相 流 国家 重 点 实 验 室 ，西 安 ７ ０ ４ ） 西 １０ ９
摘
要 ：利用定 容燃 烧弹和高速纹影 摄像系统研究 了常温常压 下模拟煤层气 中甲烷含量对其层 流燃 烧速度 的影 响 ，
得 到了在不 同当量 比下 甲烷含量对模 拟煤层气层流火 焰传播速度 和层流火焰燃烧速度 的影响规律 ．结果 表明 ，随着 模 拟煤层气 中甲烷含 量的降低 ，混合 气的拉伸层流 火焰传播速度 、无拉伸层流火焰传 播速度在不 同的当量 比下均减
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第 １ ７卷 第 ４期 ２ １ 年 ８月 ０１
燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖ０１１ Ｎ Ｏ． ．７ ４ Ａｕ ２ ｇ． ０１１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ຫໍສະໝຸດ ｂ ｓｉ ｎＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ Ｃｏ ｕ ｔ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ
甲烷 含 量 对 模 拟 煤 层气 层 流 燃 烧 速 度 的 影 响
小 ；化学 当量 比附近 ，不同 甲烷 含量 对应 的无拉仲层 流火焰传播速度 之问的差值 较大 ．无 拉伸层流火焰 燃烧速度随
甲烷 含量变化的规 律与无拉伸层流火焰传播 速度变化的规律类似．
关 键 词 ：煤 层 气 ；甲 烷 ；定 容 燃 烧 弹 ；层 流 燃 烧 速 度
中 图分 类 号 ：Ｔ ６ ＫＩ 文 献标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ —７ ０２ １） ４０ ３ —６ ０ ６８ ４ （０ １０ —３ ７０