我国每年通过煤矿乏风排入大气的甲烷约为130-170亿m~3。甲烷的温室效应相当于二氧化碳温室效应的21倍,对臭氧的破坏能力是二氧化碳的7倍。由于煤矿乏风具有甲烷浓度低(＜0.1%)、富集难、气量大等特点,传统的处理方式是直接排空,这造成了严重的污染和温室效应。本文针对此现状,搭建了蓄热式氧化处理实验装置,并以热力计算和实验研究相结合的方法,研究了实验装置各方面的热力性质和规律。本文研究了低浓度甲烷的自燃温度、温升等热力性质,并从能量平衡的角度对该技术实现的可能性进行了分析。在此基础上,把蓄热室沿气流方向的温度分布看成类似于间壁式换热器在相同条件下的温度分布,对乏风处理量为1000Nm~3/h的实验装置的蜂窝陶瓷蓄热室进行了热力计算和设计。在热力计算的基础上,搭建了包含蓄热室的装置本体、换向系统、启动系统、测控系统的实验装置。以甲烷浓度范围为0.2%～1%的混合空气作为模拟乏风,燃烧器产生高温烟气预热蓄热室的燃气启动方式,对实验装置的可行性、蓄热室热力性质和氧化规律进行了探索。本文还对单台处理规模10万Nm~3/h的乏风氧化及能量利用装置的经济性和投资回报率进行了计算和分析。研究结果表明,该技术理论上可以实现,本文采用的热力计算方法对蓄热室的尺寸设计及装置搭建具有指导意义。在此基础上设计的实验装置在一定预热和浓度条件下能够实现稳定自维持运行。经济性分析的结果也表明,该技术具有巨大的环境效益,在有CDM项目支持的条件下,该技术的经济收益也十分可观,具有在全国乃至全球大规模推广的市场前景。