瓦斯爆炸是煤矿生产的最大安全隐患之一，通用的解决办法是向矿井中通入大量空气以把甲烷浓度稀释到其爆炸极限之下，这部分被空气稀释了的瓦斯即本课题的研究对象——乏风瓦斯。乏风瓦斯虽然浓度极低(0.1-1.0vol.％)，但是其排放量巨大，约占整个煤矿开采中甲烷排放量的70％。如此大量的甲烷直接排放到空气中一方面造成了严重的温室效应，另一方面也是资源、能源的极大浪费。催化氧化可以极大地扩展燃烧反应的燃/氧比，是处理低浓度有机废气的有效途径之一;周期性地改变进料方向可以把放热反应产生的热量积蓄到反应器的中段，从而避免了单向操作时反应最终停止或者需要外界提供热量才能维持反应持续进行的缺点。结合了催化氧化和流向周期性改变两种优点的催化氧化流向变换反应器是处理和利用乏风瓦斯的合理方法。　　本课题采用数值模拟的方法对乏风瓦斯催化氧化流向变换反应器进行了研究。首先，建立了二维和一维非均相反应器模型;其次，为了实现反应持续、稳定进行，设计并验证了简单逻辑控制器以及一型和区间二型模糊逻辑控制器;最后，系统研究了以热空气导出为余热回收利用方法时主要操作参数对反应器性能的影响，并在此基础上提出了一个适用于此方法的简单逻辑控制器，并与中段添加换热器进行余热回收的方法进行了比较。课题的主要研究结论如下:　　(1)简单逻辑控制器具有一定的处理非线性系统的能力，而且设计简单、计算量小，对乏风瓦斯催化氧化流向变换反应器控制效果较好;模糊逻辑控制器的输出连续可调，对强非线性系统有很好的控制作用，控制效果优于简单逻辑控制器。　　(2)由于流向变换反应器自身的鲁棒性和控制目标的特殊性，一型模糊逻辑控制器在此强非线性、不稳定性和不确定性系统中控制性能优良，可以替代区间二型模糊逻辑控制器。　　(3)以热空气导出为余热回收利用方式时，换向频率趋于无穷大，传统的换向策略失效;为了防止未完全反应的甲烷随导出的热空气直接排到大气中，必须在温峰移到反应器中点之前改变进料方向;换向时间对反应器的稳定性（以最高床层温度表示）影响很小，但是对热回收效率、回收热量的质量以及甲烷总转化率影响很大;由于温峰移动速度对物料浓度不太敏感，当以热空气导出为余热回收方式时，固定时间的换向策略比较合适;热空气导出量影响反应器的稳定性和自热性;反应初期出现的不稳定现象是流向变换反应器自身的动态特性造成的，床层最高温度的波动和震荡与换向操作和温峰移动相关。　　(4)添加第三段催化剂床层可以完全氧化随热空气导出的未反应的甲烷;以热空气导出为主要操作变量，以添加空气、注入甲烷和换向时间为辅助操作变量的简单逻辑控制器的可行性在真实乏风瓦斯条件下得到了验证;乏风瓦斯中甲烷浓度超过0.2vol.％即可以实现反应的自热进行，超过0.4vol.％时可以持续回收热量，长时间浓度过低(＜0.2vol.％)时，需要注入一定量甲烷以维持反应持续进行。