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作品名称：智蓄燃匠–低浓度瓦斯协同催化氧化系统
学校名称：山东科技大学
参赛队伍：真者团队
队伍编号：220814
参赛学生：牧诗雅石天祥涂天缘朱永峥
指导老师：刘淑敏
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

本项目研究针对现有低浓度瓦斯蓄热氧化装置存在的体积庞大、能耗高及处理效率低等行业痛点，设计了一种紧凑式低浓度瓦斯蓄热催化氧化系统。该系统通过模块化集成设计，将蓄热模块与催化氧化模块整合于同一壳体内，催化氧化模块居中布置，其两侧分别设置第一蓄热腔体与第二蓄热腔体，三者通过隔板分隔形成“中间催化、两侧蓄热”的紧凑结构，从根本上缩短了传统装置中蓄热与催化模块间的长管道连接，使装置体积较传统方案缩小40%。

系统工作时，进气模块与出气模块分别连接壳体上下两侧，借助管道网络与三通换向阀的协同作用，可选择性将瓦斯导入第一或第二蓄热腔体，同时另一腔体与出气模块连通，通过PLC控制系统精准调节闸板闸阀的启闭时序，实现两腔体交替作为预热腔与蓄热腔，构建“预热-催化氧化-蓄热”的循环流程。蓄热模块采用创新的陶瓷体结构：下层第一蓄热陶瓷体水平横跨壳体与隔板，上层第二蓄热陶瓷体扣合覆盖，两者竖直蜂窝通道一一对应且下层通道横截面积大于上层，配合悬空挂设设计与腔体上下端的空腔段，既确保粉尘随气流排出，又较大幅度提升热交换效率。

催化氧化模块的反应腔内，陶瓷载体负载以氧化铝为基底、贵金属（铂/钯）为活性组分并添加稀土元素（铈/镧）助剂的复合催化剂，结合内置预热器（含余热加热器与电加热器），使甲烷在320℃低温条件下氧化效率高。出气模块通过换热器与预热器形成余热回收循环，将催化反应产生的热量用于预热进气瓦斯，显著降低系统能耗。实验数据表明，该系统通过PLC自动化控制与模块化集成，不仅解决了煤矿井下空间限制问题，还实现了低浓度瓦斯的安全高效处理与热能回收利用，为煤炭行业瓦斯治理提供了技术创新方案。