煤层气(CMM)是一种新型的清洁能源,它是一种与煤伴生并以吸附状态的形式存储于煤层中的非常规天然气。煤层气因混有空气而在利用的过程中受到了很大的制约,常温常压下,CH4在空气中的爆炸极限为5～15%,随着温度和压力的升高,爆炸极限将迅速扩大。增加对煤层气的利用首要解决的技术问题是脱氧。目前煤层气脱氧方法有很多种,本研究采用的是将煤矸石作为煤层气脱氧材料,降低了煤层气脱氧成本,也使煤矸石得到利用,同时也减少了煤矸石对环境造成的污染。本文考察了管式炉和微波加热炉加热煤矸石对煤层气脱氧两种工艺,通过改变温度、气体流速、煤矸石颗粒大小对工艺进行了优化,同时考察了煤矸石在煤层气气氛下的燃烧特性和燃烧动力学,为脱氧工艺在工业应用上提供了参考,主要研究内容和结论如下：(1)脱氧过程中加热温度和气体流速都是影响脱氧效果的重要因素,随着温度的升高产品气中O2的脱除量逐渐增大,当温度过高时CH4的损失量也会明显增大。低流速时CH4的损失量也会增大,流速过高时易导致O2脱除效率降低,而煤矸石粒径的大小对脱氧效率的影响不大。(2)煤层气脱氧过程中,CH4的损失主要是CH4的裂解反应所致,较高的温度有利于煤层气中的O2与煤矸石中的碳反应,但温度过高时也增强了CH4的裂解,使得CH4的回收率降低。(3)管式炉脱氧实验中最佳的工艺条件是温度为650℃,流速为250ml/min;微波加热煤矸石脱氧的最佳工艺条件是温度为650℃,气体流速为300ml/min。通过加热煤矸石和加热焦炭脱氧实验的对比,认为焦炭的脱氧效率高于煤矸石的脱氧效率,但CH4的损失率也相对较大。(4)煤矸石在煤层气气氛下燃烧时,Ti、Tb和Tmax的值都随着O2浓度的增加而减小,但(dW/dt)max和(dW/dt)mean的值都随着02浓度的增大而增大。煤矸石在煤层气气氛下与在具有相同02浓度的02/N2气氛下燃烧时失重量存在一定的差别,煤矸石在煤层气气氛下的失重量偏小,这主要是CH4存在的影响。(5)当煤矸石在煤层气气氛下燃烧时,温度较低时发生的主要是煤矸石中可燃组分与煤层气中O2的燃烧反应；当温度较高时CH4及CH4裂解产生的H2与O2的反应成为主要反应。煤矸石在不同气氛下的燃烧活化能在117.6KJ/mol与137.4KJ/mol之间,同等O2浓度下煤矸石在煤层气中的燃烧活化能高于在02/N2气氛下的燃烧活化能。