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本课题对换向反应器进行了数值模拟研究，分析并建立其机理模型。通过对换向反应器一维动态模型的求解，在吸取有关文献研究流程优点的基础上，提出了带回热装置的四种工艺流程(分别为回热换向操作流程、中间取热换向操作流程、热气体部分抽出接锅炉换向操作流程和部分抽出热气体另接反应器换向操作流程)，为改善自供热燃烧的操作条件提供了重要的流程设计思路。
本课题采用换向反应器的一维动态数学模型，对矿井排风气体的自供热燃烧进行模拟计算，考察不同换向周期、不同气体表观流速、不同原料气入口浓度、不同反应器长度、不同的固相床层初始温度等操作条件下，换向反应器在不同的流程中内部气、固相的温度分布和浓度分布，从而优化换向反应器操作参数。同时定性地求解出了换向反应器的优化参数，为工业实际生产和制造提供了依据。
此外，本课题还针对换向反应器中段部分抽出热气体另接反应器换向操作流程进行了深入分析，讨论换向反应器的双因素操作变量的可操作区域(当换向反应器固相床层的平均温度大于1300K时，定义换向反应器处于“飞温”状态；当换向反应器内的甲烷转化率低于99％时，定义换向反应器处于“熄火”状态)，并拟合出可操作区域的曲线方程。