一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置及试验方法，所述实验装置包括解吸罐、量筒、氦气瓶、甲烷瓶、注水泵和真空泵；所述的量筒竖直设置，所述的量筒上设置有高压软管，所述量筒的顶端安装有顶盖，所述的顶盖上可插拔式连接有吸气管，所述的吸气管上安装有螺旋夹，所述吸气管远离顶盖的一端安装有吸气球。本发明专利技术的水浸煤粉吸附与解吸实验装置可模拟不同静水压力情况下，煤粉颗粒的解吸情况，实验数据准确，实验过程中，各个实验仪器和管道之间可快速切换，大大简便了操作，保证了实验的准确性。

An Experimental Device and Method for Adsorption and Desorption of Water-immersed Pulverized Coal

The invention discloses an experimental device and a test method for the adsorption and desorption of water-immersed pulverized coal, which comprises a desorption tank, a measuring cylinder, a helium cylinder, a methane cylinder, a water injection pump and a vacuum pump; the measuring cylinder is vertically arranged, and a high-pressure hose is arranged on the measuring cylinder; the top of the measuring cylinder is provided with a top cap, and the top cap is pluggable connected with a suction pipe, and the suction pipe is connected with a suction pipe. A spiral clamp is installed on the trachea, and a balloon is installed at one end of the suction pipe far from the top cover. The water-immersed pulverized coal adsorption and desorption experimental device can simulate the desorption of pulverized coal particles under different hydrostatic pressures, and the experimental data are accurate. During the experiment process, each experimental instrument and pipeline can be switched quickly, which greatly simplifies the operation and ensures the accuracy of the experiment.

【技术实现步骤摘要】
一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置及实验方法
本专利技术涉及煤层气和煤炭开发
，尤其涉及一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置及实验方法。
技术介绍
煤与瓦斯相互作用机理是瓦斯灾害防治领域研究的基础科学问题，研究煤与瓦斯相互作用机理不但对矿井煤岩瓦斯动力灾害机理研究有指导作用，同时也对煤层气的抽采提供重要的理论支撑。目前，煤层气开采主要是在煤层开采前或开采过程中利用各种钻孔(地面钻孔、本煤层钻孔、顶底板穿层钻孔、邻近层穿层钻孔、采空区钻孔等)对煤层气进行抽采，必要时还要辅以水力或爆破等措施增加煤层透气性，提高煤层气抽采量。因此研究在不同水压条件下煤粉颗粒的解吸情况很有必要。如何设计一种针对水浸煤粉吸附与解吸实验装置及实验方法是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种针对水浸煤粉吸附与解吸实验装置及实验方法。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，包括解吸罐、量筒、氦气瓶、甲烷瓶、注水泵和真空泵；所述的量筒竖直设置，所述的量筒上设置有高压软管，所述量筒的顶端安装有顶盖，所述的顶盖上可插拔式连接有吸气管，所述的吸气管上安装有螺旋夹，所述吸气管远离顶盖的一端安装有吸气球；所述的解吸罐上可插拔式连接有进水管、解吸管和抽气管，所述的解吸管上安装有流量计；所述的抽气管和真空泵可插拔式连接；所述解吸管远离解吸罐的一端设置有第一快速转换接头，所述的解吸管通过第一快速转换接头可转换连接甲烷瓶和高压软管；所述进水管远离解吸罐的一端设置有第二快速转换接头，所述的进水管通过第二快速转换接头可转换连接氦气瓶、注水泵及高压软管；所述高压软管和注水泵可通过第二快速转换接头连接。优选的，所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，所述的解吸罐包括解吸外罐、解吸内罐、带孔圆盘、搅拌装置、水位监测器和解吸罐密封盖；所述的解吸内罐安装在解吸外罐内，所述的解吸外罐和解吸内罐都为上端开口下端封闭的圆筒状结构，所述的解吸罐密封盖铰接在解吸外罐的上端，所述的带孔圆盘安装在解吸内罐和解吸罐密封盖之间，所述的搅拌装置和水位监测器安装在解吸内罐内；所述的解吸内罐和解吸外罐之间留有油浴腔，所述的油浴腔内填充有油浴液，油浴腔内安装有电加热装置，所述的电加热装置为电加热丝，所述的解吸外罐上安装有插座，所述的插座和电加热装置连接，所述解吸外罐的内壁设置有隔热层。优选的，所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，所述的解吸罐密封盖上安装有铰链，所述的解吸罐密封盖通过铰链和解吸外罐铰接；所述解吸罐密封盖上安装有弹性开关，所述的弹性开关位于解吸罐密封盖相对于铰链的另一侧，所述的解吸罐密封盖通过弹性开关和解吸外罐可开合连接；所述解吸罐密封盖的上表面安装有温度仪和压力计；所述的解吸罐密封盖上设置有贯穿解吸罐密封盖的注水孔、解吸孔和抽气孔，所述的注水孔、解吸孔、抽气孔分别对应的和进水管、解吸管、抽气管连接。优选的，所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，所述的带孔圆盘上设置有三个贯穿带孔圆盘的通孔，三个所述的通孔分别对应的和注水孔、解吸孔、抽气孔连通，所述抽气孔和其对应的通孔内都设置有滤网；所述的搅拌装置包括搅拌杆，所述的搅拌杆竖直设置，所述的带孔圆盘上安装有搅拌电机，所述搅拌杆的顶端和搅拌电机连接，所述搅拌杆的底端安装有搅拌桨叶；所述水位监测器的顶端固定在带孔圆盘上，所述水位监测器的下端伸入解吸内罐内。优选的，所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，所述量筒的底端安装有量筒座台，所述的量筒座台上设置有容纳槽，所述量筒的底端固定在容纳槽内，所述量筒靠近底端的位置设置有排水口。优选的，所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，所述实验装置还包括快速插拔装置，所述的解吸罐通过快速插拔装置和进水管、解吸管及抽气管可插拔式连接；所述的快速插拔装置包括固定端和快速插拔端，所述的固定端固定在解吸罐上，且固定端和其对应的注水孔、解吸孔和抽气孔连通，所述的快速插拔端固定在其对应的进水管、解吸管或抽气管上；所述的固定端包括密封垫，所述的密封垫内安装有母接头和卡簧，所述的卡簧位于母接头正上部，所述密封垫的上端安装有O型密封胶垫，所述的快速插拔端包括空心螺栓，所述的空心螺栓内安装有公接头，所述的公接头和空心螺栓之间安装有O型密封胶垫，所述公接头的下端设置有与卡簧配合的卡槽。优选的，所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，所述的吸气管和顶盖及抽气管和真空泵都是通过快速插拔装置可插拔式连接。一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置的实验方法，包括以下步骤：(1)密封性检查：按压解吸罐密封盖处的弹性开关，将解吸罐封闭，利用气泵通过解吸口将解吸罐内部加压至2Mpa，将解吸罐上的各个快速插拔接口处涂抹肥皂液，观察是否有气泡产生，根据压力计注气前后的压力值，30min内压力的减小量符合实验所需密闭性即可，保证实验装置在实验前密封性达到实验标准；(2)放置样品，标定体积：将筛分好的煤粉放入解吸內罐，关闭弹性开关，氦气瓶、注水孔与第二快速转换接头相连，注入氦气于解吸內罐对煤粉进行体积标定；(3)模拟吸附：通过真空泵将氦气抽出至真空，然后甲烷瓶、解吸管与第一快速转换接头相连，使甲烷注入解吸內罐中，使解吸内罐中的煤样在设定温度和压力下达到吸附平衡，吸附平衡的时间不少于8小时，记录并计算各体积数据和设定温度与压力；(4)量筒注水：将高压软管、注水泵和第二快速转换接头连接，将量筒中注满水，然后将螺旋夹旋开，同时通过操作吸气球将量筒中的液面吸至刻度液面(0刻度位于量筒的最上端)，再将螺旋夹按相反方向旋紧，然后密封高压软管和量筒；(5)煤粉解吸：将注水泵、进水管与第二快速转换接头相连，向解吸内罐中注入水，通过水位监测器观测直至将煤粉液封，液封后煤样重新吸附平衡的时间不低于8小时，然后通过解吸管将解吸内罐中液面以上的甲烷气体迅速排出至解吸内罐中的压力为常压，并记录水的体积和排出的甲烷气体体积，此时开启搅拌装置，通过加热器将油浴液加热，直至达到解吸所需的温度；将高压软管、解吸管与第一快速转换接头相连，瓦斯将水通过排水口排出量筒，用排水集气法将瓦斯收集到量筒内；每间隔一定时间记录量筒读数及检测时间，连续观测120min为止；规定读数间隔时间如下：开始观测前60min内，第一点至第三点间隔1-2min，以后每间隔2-5min读数一次；60-120min内每间隔10-20min读数一次。本专利技术的优点在于：本专利技术的水浸煤粉吸附与解吸实验装置可模拟不同压力情况下，煤粉颗粒的解吸情况，实验数据准确，实验过程中，各个实验仪器和管道之间可快速切换，大大简便了操作，还可通过改变浸水高度，调节静水压力，观察水浸不同静水压力条件下煤粉颗粒的解吸情况。进一步，解吸罐设计为双层结构，双层结构之间设计油浴腔，由于实验过程中对解吸内罐内部进行加热，采用油浴加热，加热温度高，可超过100℃，且加热均匀，解吸外罐的内壁设置隔热层，降低油浴液热量的散热，提高热量利用率，节约能源。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术解吸罐的结构示意图。图3为本专利技术解吸罐密封盖的结构示意图。图4为本专利技术带孔圆盘的结构示意图。图5为本专利技术快速插拔装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：包括解吸罐、量筒、氦气瓶、甲烷瓶、注水泵和真空泵；所述的量筒竖直设置，所述的量筒上设置有高压软管，所述量筒的顶端安装有顶盖，所述的顶盖上可插拔式连接有吸气管，所述的吸气管上安装有螺旋夹，所述吸气管远离顶盖的一端安装有吸气球；所述的解吸罐上可插拔式连接有进水管、解吸管和抽气管，所述的解吸管上安装有流量计；所述的抽气管和真空泵可插拔式连接；所述解吸管远离解吸罐的一端设置有第一快速转换接头，所述的解吸管通过第一快速转换接头可转换连接甲烷瓶和高压软管；所述进水管远离解吸罐的一端设置有第二快速转换接头，所述的进水管通过第二快速转换接头可转换连接氦气瓶、注水泵及高压软管；所述高压软管和注水泵可通过第二快速转换接头连接。

【技术特征摘要】
1.一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：包括解吸罐、量筒、氦气瓶、甲烷瓶、注水泵和真空泵；所述的量筒竖直设置，所述的量筒上设置有高压软管，所述量筒的顶端安装有顶盖，所述的顶盖上可插拔式连接有吸气管，所述的吸气管上安装有螺旋夹，所述吸气管远离顶盖的一端安装有吸气球；所述的解吸罐上可插拔式连接有进水管、解吸管和抽气管，所述的解吸管上安装有流量计；所述的抽气管和真空泵可插拔式连接；所述解吸管远离解吸罐的一端设置有第一快速转换接头，所述的解吸管通过第一快速转换接头可转换连接甲烷瓶和高压软管；所述进水管远离解吸罐的一端设置有第二快速转换接头，所述的进水管通过第二快速转换接头可转换连接氦气瓶、注水泵及高压软管；所述高压软管和注水泵可通过第二快速转换接头连接。2.根据权利要求1所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的解吸罐包括解吸外罐、解吸内罐、带孔圆盘、搅拌装置、水位监测器和解吸罐密封盖；所述的解吸内罐安装在解吸外罐内，所述的解吸外罐和解吸内罐都为上端开口下端封闭的圆筒状结构，所述的解吸罐密封盖铰接在解吸外罐的上端，所述的带孔圆盘安装在解吸内罐和解吸罐密封盖之间，所述的搅拌装置和水位监测器安装在解吸内罐内；所述的解吸内罐和解吸外罐之间留有油浴腔，所述的油浴腔内填充有油浴液，油浴腔内安装有电加热装置，所述的电加热装置为电加热丝，所述的解吸外罐上安装有插座，所述的插座和电加热装置连接，所述解吸外罐的内壁设置有隔热层。3.根据权利要求2所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的解吸罐密封盖上安装有铰链，所述的解吸罐密封盖通过铰链和解吸外罐铰接；所述解吸罐密封盖上安装有弹性开关，所述的弹性开关位于解吸罐密封盖相对于铰链的另一侧，所述的解吸罐密封盖通过弹性开关和解吸外罐可开合连接；所述解吸罐密封盖的上表面安装有温度仪和压力计；所述的解吸罐密封盖上设置有贯穿解吸罐密封盖的注水孔、解吸孔和抽气孔，所述的注水孔、解吸孔、抽气孔分别对应的和进水管、解吸管、抽气管连接。4.根据权利要求3所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的带孔圆盘上设置有三个贯穿带孔圆盘的通孔，三个所述的通孔分别对应的和注水孔、解吸孔、抽气孔连通，所述抽气孔和其对应的通孔内都设置有滤网；所述的搅拌装置包括搅拌杆，所述的搅拌杆竖直设置，所述的带孔圆盘上安装有搅拌电机，所述搅拌杆的顶端和搅拌电机连接，所述搅拌杆的底端安装有搅拌桨叶；所述水位监测器的顶端固定在带孔圆盘上，所述水位监测器的下端伸入解吸内罐内。5.根据权利要求1所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述量筒的底端安装有量筒座台，所述的量筒座台上设置有容纳槽，所述量筒的底端固定在容纳槽内，所述量筒靠近底端的位置设置有排水口。6.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏杰，桑树勋，刘会虎，杨景芬，朱斌，
申请(专利权)人：安徽理工大学，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34