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原文传递一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置与方法

专利名称：	一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置与方法
摘要：	一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置与方法，包括真空脱气装置、充气装置、解吸装置、解吸测量装置和恒温控制装置；所述解吸装置包括两个相同容积的样品罐a和a′、两个相同容积的参考罐b和b′以及截止阀；所述解吸测量装置包括U型压差计、截止阀。传统解吸规律试验，是从游离瓦斯释放后压力表示数为零时开始测量瓦斯解吸速率及解吸量，存在较大误差。本发明利用甲烷与氦气的粉煤吸附特性的差异—氦气无吸附特性，模拟甲烷与氦气的解吸过程，同步解吸过程中甲烷气体量比氦气气体量多出的部分即为解吸瓦斯量，并以U型压差计同步测量。此方法可测量包括卸压阶段解吸的瓦斯解吸速率和解吸量，准确揭示粉煤瓦斯解吸规律。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	周爱桃;张蒙;王凯;冯天飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910847031.3
公开号：	CN110455670A
分类号：	G01N7/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N7
申请人地址：	100083北京市海淀区学院路丁11号
主权项：	1.一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置，其特征在于：包括真空脱气装置、充气装置、解吸装置、解吸测量装置和恒温控制装置；所述真空脱气装置包括真空泵、真空压力表，真空泵通过真空压力表、针阀与样品罐a、样品罐a′、参考罐b、参考罐b′相连；所述充气装置包括高压甲烷瓶、高压氦气瓶、放气阀、减压阀和压力表，高压甲烷瓶与样品罐a相连，高压氦气瓶与样品罐a′相连；所述解吸装置包括样品罐a、样品罐a′、参考罐b、参考罐b′和截止阀，样品罐a与参考罐b之间通过截止阀相连，样品罐a′与参考罐b′之间通过截止阀相连；所述解吸测量装置包括U型压差计、截止阀，U型压差计两端分别通过橡皮管连接参考罐b和参考罐b′上截止阀出口；所述恒温控制装置包括恒温水浴槽、加热器、冷冻器、温控装置、水浴对流装置、温度显示器，温控装置与加热器、冷冻器之间电气连接。 2.根据权利要求1所述的一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置，其特征在于：样品罐a和样品罐a′容积相同，参考罐b和参考罐b′容积相同，保证两份煤样在相同的环境下解吸。 3.根据权利要求1所述的一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置的试验方法，其特征包括以下步骤： (1)装置气密性检测：试验前对样品罐a和a′、参考罐b和b′中充入高压气体，稳压24h，观测压力表变化；若压力无变化，可进行后续步骤；若压力降低，则找出泄露位置，密封后重新进行气密性检测； (2)容器容积标定：开启恒温控制装置，设置恒温水浴温度，保持不变，使用真空充氦法测量样品罐容积V1、参考罐容积V2以及样品罐去除煤样后的自由空间体积Vd； (3)样品制备：将同一煤样混合均匀后，称取相同份量的粉煤两份，分别放入样品罐a和a′中，并密封完好； (4)真空脱气：关闭高压瓶放气阀、截止阀，打开样品罐a和a′针阀，关闭参考罐b和b′针阀，启动真空泵抽出样品罐a和a′中气体，并维持负压表压力小于20Pa三小时以上；为确保充分解吸，即解吸完成时样品罐a和a′内压力接近标准大气压P0，在解吸前对参考罐b和b′进行抽真空处理，其内压力均达到Px，如下式，此时关闭样品罐a和a′针阀，打开参考罐b和b′针阀，式中Peq为吸附平衡压力，Vd为样品罐自由空间体积，V2为参考罐容积； (5)煤样充气吸附平衡：关闭针阀，打开甲烷和氦气高压气瓶放气阀及减压阀，分别对样品罐a和a′充入甲烷和氦气，使样品罐a和a′中达到相同的平衡压力，观察压力表，压力降低时采用补气的方式维持12h以上，即达到吸附平衡状态； (6)解吸过程模拟及数据记录：同时打开样品罐a和a′、参考罐b和b′上的截止阀，保证同步解吸，记录U型压差计示数ΔP随时间的变化值，直至读数基本无变化为止，解吸瓦斯量Δn(单位：mol)利用下式计算，式中R为通用气体常数，取值8.314J/(mol·K)；T为实验温度。。
所属类别：	发明专利