一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统，其属于矿化封存二氧化碳技术领域；设有矿化反应装置、运输装置以及矿化模拟装置，矿化反应装置由反应主体、超声波发生设备及气泡发生设备组成，超声波发生设备及气泡发生设备均与反应主体连接；运输装置设有运输管道及管道监测装置，管道监测装置设有流量计和传感器；矿化模拟装置包括养护部、加载部及成型部，矿化反应装置通过运输装置与矿化模拟装置连接。本实用新型专利技术将矿化反应装置、矿化模拟装置通过运输装置进行连接，从而形成一个矿化反应系统，通过矿化反应系统进行动态模拟矿化封存二氧化碳充填采空区，本实用新型专利技术模拟运行简便，经济可行，符合绿色开采的理念。色开采的理念。色开采的理念。

【技术实现步骤摘要】
一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统


[0001]本技术属于矿化封存二氧化碳
，更具体地说，是涉及一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统。

技术介绍

[0002]二氧化碳的排放与有效治理一直是各领域关注的重点问题，二氧化碳矿化封存的提出给出了一种解决思路，二氧化碳矿化封存主要是模仿并加速自然界中岩石风化并吸收二氧化碳的过程，二氧化碳溶解在水中产生碳酸，然后与碱性矿物发生中和反应，反应得到稳定的固态碳酸盐，经历漫长的地质年代不会分解，可实现对二氧化碳的永久封存。
[0003]随着我国碳中和计划的开展，由于煤矿行业碳排放比例较高，针对煤矿行业采取一定的固碳措施很有必要，而且煤炭资源的开采会引起岩层移动、地表破坏，需要对采空区进行充填；现场举行大型实验受限很多，所以如何在实验室采用模拟的方式对采空区的矿化充填过程进行模拟，根据实验结果进行实际生产意义重大，而现有技术中未有专门的模拟设备进行相关模拟实验，需要对此进行研发设计。

技术实现思路

[0004]本技术就是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统。
[0005]为解决上述技术问题，为此本技术包括：
[0006]矿化反应装置，矿化反应装置由反应主体、超声波发生设备及气泡发生设备组成，超声波发生设备及气泡发生设备均与反应主体连接；
[0007]运输装置，运输装置设有运输管道及管道监测装置，管道监测装置设有流量计和传感器；
[0008]矿化模拟装置，矿化模拟装置包括养护部、加载部及成型部；
[0009]矿化反应装置通过运输装置与矿化模拟装置连接。
[0010]优选的，矿化反应装置包括反应罐，反应罐内设有搅拌装置，气泡发生设备与反应罐的上端连接，反应罐的下端与超声波发生设备连接。
[0011]优选的，气泡发生设备包括气瓶和气泡发生器。
[0012]优选的，超声波发生设备通过转换设备与反应罐连接。
[0013]优选的，运输装置由多个分段式拆卸连接的运输管道构成，管道监测装置设置在运输管道内。
[0014]优选的，矿化模拟装置设有装置主体，养护部、加载部及成型部均设置在装置主体内，养护部设置在加载部内部。
[0015]优选的，养护部为设置在加载部内部的材料放置区，加载部设有三轴加载装置，成型部包括加热装置。
[0016]优选的，三轴加载装置包括加载压头，加载挡板及电法仪器，加载压头及加载挡板
均设置在材料放置区的外侧。
[0017]优选的，装置主体的上端设置有密封盖，密封盖上设置有出气孔和传感器接口。
[0018]优选的，系统还设有智能控制系统，矿化反应装置、运输装置、矿化模拟装置均与智能控制系统连接。
[0019]与现有技术相比，本技术具备以下有益效果：
[0020]本技术模拟运行简便，经济可行，符合绿色开采的理念；通过在矿化反应材料中添加诸如过氧化氢、铝粉、硅灰等发泡剂，提高了矿化材料完全反应凝固后的空隙率，扩大了充填体积；将二氧化碳气体和水通过微纳米气泡发生装置生成含微纳米二氧化碳气泡的水溶液，通入矿化反应材料促进矿化反应的进行，提高矿化反应速率，而且将机械搅拌和超声波相结合，利用超声波的空化作用加上机械搅拌促进矿化反应的进行。
[0021]而且运输装置采用分段式输送管道模拟充填现场的矿化充填膏体的运输，通过矿化模拟装置模拟采空区的应力条件对矿化反应试块进行加载，通过加热装置改变试块的温度来模拟采空区矿化区域的温度，通过三轴加载装置将矿化模拟装置中的试块根据充填采空区的应力条件进行三轴加载实验，从而保证试验环境更加贴进真实作业环境，模拟结果可行有效；通过加载完成后对气体进行分析，完成检测矿化充填膏体能否实现采空区充填的目标。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本技术矿化反应装置的结构示意图；
[0024]图2为本技术运输装置的结构示意图；
[0025]图3为本技术矿化模拟装置的俯视结构示意图；
[0026]图4为本技术矿化模拟装置的主视结构示意图。
[0027]图中符号标记说明：
[0028]1.反应罐；2.机械搅拌装置；3.二氧化碳微气泡发生器；4.气瓶；5.气体控制阀门；6.流量计；7.超声波发生装置；8.超声波转换器；9.压力传感器；10.温度传感器；11.充填泵；12.膏体充填管道；13.输送控制阀门；14.矿化材料运输管道；15.电磁流量计；16.压阻式压力传感器；17.矿化材料取样口；18.装置主体；19.材料放置区；20.三轴加载装置；21.三轴加载原压头；22.三轴加载开槽压头；23.加载挡板；24.电热板；25.电热板控制器；26.密封盖；27.出气孔；28.传感器接口；29.电法仪器。
具体实施方式
[0029]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0030]请参阅图1，本技术提供一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系
统，包括矿化反应装置、运输装置及矿化模拟装置，矿化反应装置通过运输装置与矿化模拟装置连接成一个试验系统，试验系统还设有智能控制系统，通过智能控制系统可以进行系统的智能控制及数据监测。
[0031]矿化反应装置由反应主体、超声波发生设备及气泡发生设备组成。
[0032]具体的，反应主体设有反应罐1，用于进行反应材料的矿化；反应罐1内设置有机械搅拌装置2，通过机械搅拌装置2可以促进矿化反应的进行；反应罐1的上端通过连接管道与外端设置的气泡发生设备相连接，气泡发生设备包括二氧化碳微气泡发生器3及气瓶4，气瓶4连接在二氧化碳微气泡发生器3上，通过气瓶4向二氧化碳微气泡发生器3中注入二氧化碳。
[0033]更进一步的，气泡发生设备还设有流量计6和气体控制阀门5，流量计6和气体控制阀门5均设置在气泡发生设备外端连接的连接管道上；气泡发生设备通过将二氧化碳和水以微纳米气泡的方式通入矿化反应设备，以此来提高矿化反应效率。
[0034]如图1所示，反应罐1的下端通过连接线路与超声波发生设备连接，超声波发生设备包括超声波发生装置7及超声波转换器8，超声波转换器8固定设置在反应罐1的底部，超声波发生装置7通过超声波转换器8与反应罐1连接，通过超声波发生装置7可以控制超声波的功率，可以提高矿化效果，促进二氧化碳矿化。
[0035]更进一步的，超声波发生装置7可以是超声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统，其特征在于，包括：矿化反应装置，所述矿化反应装置由反应主体、超声波发生设备及气泡发生设备组成，所述超声波发生设备及气泡发生设备均与所述反应主体连接；运输装置，所述运输装置设有运输管道及管道监测装置，所述管道监测装置设有流量计和传感器；矿化模拟装置，所述矿化模拟装置包括养护部、加载部及成型部；所述矿化反应装置通过所述运输装置与所述矿化模拟装置连接。2.根据权利要求1所述的一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统，其特征在于，所述矿化反应装置包括反应罐，所述反应罐内设有搅拌装置，所述气泡发生设备与所述反应罐的上端连接，所述反应罐的下端与所述超声波发生设备连接。3.根据权利要求1所述的一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统，其特征在于，所述气泡发生设备包括气瓶和气泡发生器。4.根据权利要求2所述的一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统，其特征在于，所述超声波发生设备通过转换设备与所述反应罐连接。5.根据权利要求1所述的一种动态模拟矿化封存烟道气中CO2充填采空区的系统，其特征在于，所述运输装置由多个分...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇强，李青海，李东发，王昌祥，孔彪，路瑶，刘奇，段宏海，史卫平，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：