目前,我国每年煤矿通过乏风排放200亿立方米甲烷。既向大气排放了大量的温室气体,又浪费了清洁能源。亟需对乏风进行治理和有效利用。流向变换催化氧化方法是一种蓄热式氧化法。它能够氧化乏风中极低浓度甲烷,将乏风当成低热值燃料利用。研发该技术具有节能和环保的双重意义。本文建立了一个描述乏风流向变换催化氧化反应器中催化氧化过程的一维非均相催化燃烧数学模型。该模型较好地兼顾了计算的精度和计算效率。利用该模型进行了如下几方面的研究：(1)研究结构参数对反应器性能影响。反应器床层温度随内径的增大而升高；在催化剂足量的情况下,床层温度随催化段长度的增大而降低。表观气速为0.1m/s时,床层温度随蓄热段长度的增大而降低；表观气速为0.15m/s时,随蓄热段长度的增大,床层内最高温度升高到一定值后不变,催化段长度为0.4m时的最佳床层结构比例为1.2-2.0。(2)研究操作参数对反应器性能影响。增大进气浓度能够有效地提高床层整体温度,增大抽气系数能够降低床层温度。换向周期和表观气速存在临界值,临界值以内,床层温度随换向周期和表观气速的增大而升高；超过临界值,继续增大,床层温度降低。(3)给定进气浓度和表观气速下反应器的操作参数取值范围研究。研究了在进气浓度为0.35%和表观气速为0.143m/s两种情况下,反应器的操作参数取值范围。结果表明：操作范围内存在最优操作区、飞温区和熄火区。操作点只有在最优操作区域范围内,反应器才能正常运行。当进气浓度出现波动时,可以通过调整换向周期的大小来维持操作点在最优操作区域范围内。(4)利用操作参数预测反应器性能的数学模型研究。利用均匀设计方法,回归出反应器最高温度与操作参数之间关系的模型方程。由回归方程可得到：进口浓度二次方和表观气速的交互作用对反应器性能影响最显著。回归出的模型方程能够有效地预测反应器内最高温度,对反应器控制有帮助。