本实用新型专利技术公开了一种次高温高压煤变形产气试验装置。其包括油压千斤顶、油压表、滑动板、承压板、底座、油浴缸、加热棒、热电偶、温控仪、空开断路器、过载控制器、釜体、上法兰、内径50×5.33mm的O型密封圈、导气活塞杆、上压盖、内径35×2.65mm的O型密封圈、内六角圆柱头螺钉M6×20、精密气压表、三向阀、导气软管、水槽、量筒。本实用新型专利技术可以提供次高温高压试验条件(温度：室温～200℃，压力：5～100MPa)，避免了煤热解成因气对变形产气的干扰。本实用新型专利技术能简单有效地模拟不同煤级煤在不同温度、压力状态下的变形产气试验，为实验室研究煤的变形产气规律以及超量煤层气来源、赋存状态提供有效试验手段。
【技术实现步骤摘要】
本技术公开了一种次高温高压煤变形产气试验装置，尤其是能在装置密封性良好的情况下长时间进行产气试验。
技术介绍
在煤与瓦斯突出过程中，会产生超量煤层气，而以朗格缪尔气体单分子层等温吸附量和煤的封闭或者孔隙储存的瓦斯为考量远远不足以弥补煤与瓦斯突出时产生的超量瓦斯。超量煤层气的来源、赋存状态的问题一直是长期争论的科学难题。煤与瓦斯突出与构造作用密切相关，易突出构造煤的氯仿提取物相比原生结构煤多，并且生烃能力较低，因此被认为在构造煤形成过程中曾经生成过大量的甲烷。力化学成烃模拟实验结果显示，机械能是有机质成烃演化的重要能量来源。因此，煤在变形作用过程中是否会发生化学变化而产生气体以及产气机理是关于超量煤层气来源的基础问题。目前，煤的变形实验更多的是借鉴于岩石的现代高温高压实验变形技术，因此前人在做煤的变形实验过程中，实验装置的温压设置相对较高(200~800°C )，有的远远高于煤样品的热解甚至裂解起始温度，而且所用实验装置气密性也不够理想，同时有效加载时间也较短，对实验结果影响较大。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种次高温高压煤变形产气试验装置，其结构简单、成本低、安全可靠，不仅能够在次高温高压条件下(温度:室温~200°C，压力:5~100MPa)，长时间进行试验，同时，还能保证装置气密性良好。为实现上述目的，一种次高温高压煤变形产气试验装置，由4部分系统构成，包括密封反应釜体系统，压力加载系统，温控加热系统，气体观测收集系统；所述的密封反应釜系统是模拟装置的核心，其放置在所述的压力加载系统的加载框架中，并由所述的压力加载系统提供加载压力。所述的温控加热系统与所述的密封反应釜体相连接，用来控制所述的反应釜体的温度。所述的气体观测收集系统与所述的密封反应釜体上部连接，用来观察并收集所述反应釜体中可能产生的气体。温压模拟装置的4个系统，加载系统和油浴加温系统是两个独立的部件，能独立完成各自系统的功能，密封系统和加载系统，相互配合实现加压静密封。密封结构为自紧式。所述的密封反应釜体系统包括釜体、上法兰、内径50X5.33 mm的O型密封圈、导气活塞杆、上压盖、内径35X2.65 mm的O型密封圈、内六角圆柱头螺钉M 6X20。所述的压力加载系统包括改进的油压千斤顶、油压表、滑动板、承压板、底座。所述的温控加热系统包括油浴缸、加热棒、热电偶、温控仪、空开断路器、过载控制器。所述的气体观测收集系统包括精密气压表、三向阀、导气软管、水槽、量筒。与现有的高温高压变形试验装置相比，本技术提供的一种次高温高压煤变形产气试验装置，其结构简单，易操作，成本低，系统可靠性高，不仅可以提供次高温高压试验条件(温度:室温~200°C，压力:5~100MPa)，避免了煤热解成因气的对变形产气的干扰。并且所述的密封系统和加载系统，相互配合实现加压静密封，保证了装置气密性良好。所述的加载系统采用改进的液压千斤顶，不仅可以显示加载压力的大小，并且可以长时间进行恒温恒压加载试验。【附图说明】图1为本技术的结构示意图；图2为密封反应釜体的示意图；附图中:1一底板；2—导向杆；3—滑动板；4一隔热垫板；5—加热??? ；6一加热棒；7一加热???盖；8—承压板；9一螺母；10—二向阀；11一压力表；12—娃油；13—油压千斤顶；14—油压表；15—导气管；16—量筒；17—水槽；18—温控仪；19—小O型密封圈；20—大O型密封圈；21—上压盖；22—集气腔；23—螺栓；24—法兰盘；25—活塞杆；26—透气塾；27—试验盖体；28—煤样棒。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细地描述。如图1、2所示，一种次高温高压煤变形产气试验装置，包括底板1、导向杆2、滑动板3、隔热垫板4、加热罐5、加热棒6、加热罐盖7、承压板8、螺母9、三向阀10、压力表11、硅油12、油压千斤顶13、油压表14、导气管15、量筒16、水槽17和温控仪18。在煤的变形产气试验过程中，应尽量避免煤样中残存气体和可能发生热解作用对试验结果的影响，因此将产气试验的温度控制在200 °C以下。由时温等效原理可知，为了弥补温度效应的减弱，应尽量延长加载的时间来模拟煤的变形产气过程。次高温高压煤变形产气模拟试验装置被设计成要求温度控制在200 °C以内，加载压力在100 MPa以下，并且要求加载过程中，装置能够长时间提供恒定的温度与压力，并对试验过程中可能产生的气体进行收集、检测。当螺栓23提供一定的预紧力时，O型橡胶圈20被挤压后，能够提供气密性。O型橡胶圈密封原理为一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封；当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进一步加大，填充和封闭间隙。本次实验釜体27内，活塞杆25与釜体27之间的密封，靠O型密封圈20与活塞杆25的接触压力提供自密封。通过四根螺栓23拧紧法兰盘24的预紧力传导到O型密封圈20，然后通过O型密封圈20的挤压变形作用对实验釜体与活塞杆25提供密封。结合千斤顶工作结构原理，将压力表14装到顶升活塞所在的内缸筒上。在千斤顶底座正中垂直向下钻八分孔，经过测量，底座高度为30 mm，因此，钻孔深度取15 mm ;然后在底座15 _高度处，侧面沿着圆心方向钻八分孔，以便与垂直孔相交。为了便于观测压力以及减少密闭环节，在水平孔上焊接直角油压表接头。实验装置要求能够提供10Mpa的轴向压应力，因此装置采用两根导向杆2承受拉力，选择直线光轴作为导向杆2。直线光轴与底座I和承压板8的连接通过螺母9紧固。承压板8主要承载向上的顶升力作用，因此螺母9与螺栓的连接采用松螺栓连接原理，即装配时不拧紧，只承受外载时才受到力的作用。把千斤顶13固定到底座I上，滑动板3悬放在千斤顶13上，通过紧固螺母9把承压板8固定在导向杆2上，则加压系统设计安装完成。在缸体盖7上设计能够固定热电偶的孔，同时在缸体盖上钻制三个等间距的孔，在这三个孔里边插入加热棒6。使用硅油12作为传热介质，其优点如下:①优良的热氧化稳定性，如热分解温度>300 0C，蒸发损失小(150 0C，30天，蒸发损失仅为2%)，氧化试验(200 °C、72 h)，黏度和酸值变化小。②优良的电绝缘性，体积电阻等在常温?130 °C范围内不变化。③它是一种无毒而且起泡性低、抗泡性强的油，可作消泡剂等使用。利用硅油12作为传热与保温介质，加热棒6作为热源，热电偶、温控仪18与空开开关作为温度控制与观测仪器。试验过程中可以通过精密气压表11观察是否有产生气体，同时观测压力表11变化，待试验开始一定时间之后，可打开三向阀10通过导气软管15将产生的气体导入量筒16排水，可定量计算出产生的气体的多少，同时可对收集到的气体在实验室进行组份分析。试验初期，煤样棒28放入反应釜27内，盖上透气垫26，导气活塞杆25上套上大O型密封圈20，放入反应釜27内，法兰盘24压入反应釜27，然后用四个螺栓2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种次高温高压煤变形产气试验装置，其特征在于：包括密封反应釜体系统，压力加载系统，温控加热系统，气体观测收集系统；所述的密封反应釜体系统是模拟装置的核心，其放置在所述的压力加载系统的加载框架中，并由所述的压力加载系统提供加载压力；所述的温控加热系统与所述的密封反应釜体相连接，用来控制所述的反应釜体的温度；所述的气体观测收集系统与所述的密封反应釜体上部连接，用来观察并收集所述反应釜体中可能产生的气体；温压模拟装置的4个系统，加载系统和油浴加温系统是两个独立的部件，能独立完成各自系统的功能，密封系统和加载系统，相互配合实现加压静密封。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闫欢欢，郑则用，何俊，陈亮，李宁，史鹏翔，刘林兵，牛帅，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41
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