我国每年因开采煤炭造成的乏风瓦斯排放量巨大，导致严重的能源浪费和环境污染。但是由于煤矿乏风排放量大、甲烷浓度低、浓度波动范围大的特点，传统氧化方式很难将其充分利用，因此有效利用煤矿乏风对节能减排有重要意义。　　针对此现状，基于预热催化氧化理论，设计开发三室型煤矿乏风预热催化氧化一体化装置，该装置的催化氧化反应室与预热器直接相连，催化氧化反应室内采用分隔压板分成两个区域，两个区域可通过分隔压板进行热量交换，催化氧化床布置在三个方向上，使乏风从三面进入氧化床进行反应，通过计算，确定催化氧化床具体结构尺寸，并对预热系统进行选型。基于以上方案，对装置进行结构改进，并模拟不同运行参数下装置的流动性能和氧化性能。　　利用数值模拟的方法，通过优化导流板形状和加装导流板的方式，研究主进气道导流分配系统对氧化床入口流动均匀性影响。结果表明，采用四块弯板式导流板使前氧化床速度不均匀性系数降至 0.241，左氧化床速度不均匀性系数降至0.381。　　左、右集气箱内加装导流板用于改善左、右氧化床入口的流动均匀性。结果表明，采用三块圆角半径为 140mm的导流板，相对高度为 0.1~0.12范围内可使前氧化床和左氧化床速度不均匀性系数降至 0.25以下。　　催化氧化床结构优化用于改善氧化床整体的速度分布。氧化床高度为1650mm，使左、右催化氧化床速度分布不均匀性系数最小，前催化氧化床速度分布不均匀性系数小于 0.25；前氧化床流量分配系数为 0.353时氧化床速度分布均匀性最佳，此时前氧化床、左氧化床及右氧化床催化剂体积比约为 1∶1∶1，前氧化床速度不均匀性系数均降至 0.218，左（右）氧化床速度不均匀性系数降至0.222。　　模拟热态下进气温度、入口风量及入口甲烷浓度对最优结构装置流动均匀性与氧化均匀性的影响，结果表明，进气温度从 400℃增加到 550℃，左(右)氧化床入口截面速度分布不均匀性系数先增大后减小，在 450℃时达到最小值0.18，前氧化床入口截面速度分布不均匀性系数略有增加，氧化床温度分布不均匀性系数逐渐降低，甲烷转化率从 57%增至 99.5%，认为保证氧化床流动均匀性和氧化均匀性的前提下，该工况所需的进气温度不应低于 440℃；风量增加，氧化床入口截面速度不均匀性系数先增大后减小，且均小于 0.25，前氧化床温度不均匀性系数逐渐增加，左(右)氧化床温度不均匀性系数先减小后增大，风量为 10000Nm3/h时左氧化床温度不均匀性系数最小，甲烷转化率逐渐降低至92%；入口甲烷浓度增加，速度不均匀性系数逐渐减小，温度不均匀性系数逐渐增大至 0.062，甲烷转化率不断增大。该装置在风量不高于 15000Nm3/h、入口温度不低于 500℃工况下，入口甲烷浓度在 0.4%~1.2%范围内，均可保证甲烷转化率高于 90%。