CN105807028A - 采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置 - Google Patents
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Abstract
采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，本发明属于煤层气注热强化抽采技术领域，解决目前尚无采用高温蒸汽加热煤体促进瓦斯解吸的试验装置的技术问题。本发明由自动注水系统、蒸汽发生系统、瓦斯注入系统、瓦斯解吸系统、蒸汽冷凝系统和气体收集系统组成，通过蒸汽发生系统中的三个加热室对水加热产生过热蒸汽，自动计量注水泵控制水的注入速度，使蒸汽以恒定速度进入煤样吸附缶；蒸汽冷凝系统对加热煤样后的蒸汽降温冷凝；排水阀门排出蒸汽冷凝后形成的水。本发明用于煤体的瓦斯吸附、解吸试验研究，具有结构简单、合理，可以模拟高温蒸汽注入煤体后的热场分布，能科学研究蒸汽直接注入煤体对瓦斯解吸强化效应的优点。
Description
技术领域
本发明属于煤层气注热强化抽采技术领域，具体涉及一种采用高温蒸汽加热煤体促进解吸瓦斯的试验装置。
背景技术
瓦斯在煤层中一般以吸附和游离两种状态赋存于煤层孔隙裂隙中，其中吸附态大约占80％～90％。在煤体中，吸附瓦斯和游离瓦斯一般处于动态平衡状态，即吸附态瓦斯和游离态瓦斯处于不断的交换中。当煤体的状态发生变化时，如开采煤层时造成瓦斯压力的下降和温度的改变，吸附态的瓦斯便会解吸出来，大量的向游离态的瓦斯转变。
煤层开采中，瓦斯的解吸有时会瞬时、大量的发生，这不仅会增加开采的难度，也会带来多方面的损失，同时瓦斯也是一种清洁能源，因此研究影响瓦斯解吸的因素具有重要意义。
以往在研究影响瓦斯解吸的因素时，前人做过煤层气解吸随温度变化的实验，高压注水对煤层气解吸影响的实验，温度和注水结合对解吸影响的实验，他们主要是围绕温度和水的影响来开展实验和研究。
现在，围绕低渗透性煤层的煤层气开采，关键难点在于煤的低渗透性导致的瓦斯始终处于吸附态，解吸极少。实验结果表明，提高温度可以促进解吸，而高压的水会抑制解吸，由于采用高温高压过热蒸汽来开采煤层气，是目前认为最经济实用的方法。但是该方法会涉及水蒸汽对煤层的压裂增透性，温度对解吸的促进和水对解吸的抑制，这是一个有待解决的复杂问题。
目前用于煤体瓦斯吸附、解吸的试验研究中，还没有采用高温蒸汽加热煤体促进瓦斯解吸的试验装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，解决目前尚无采用高温蒸汽加热煤体促进瓦斯解吸的试验装置，从而研究蒸汽直接注入煤体对瓦斯解吸的强化效应，并且可以模拟高温蒸汽注入煤体后的热场分布的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，其特征在于：所述采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，由自动注水系统、蒸汽发生系统、瓦斯注入系统、瓦斯解吸系统、蒸汽冷凝系统和气体收集系统组成，所述自动注水系统，由自动计量注水泵和蓄水池组成，所述自动计量注水泵通过管道与所述蓄水池连通；所述蒸汽发生系统，由水预热室、蒸汽产生室和过热蒸汽室组成，所述水预热室通过管道与所述蒸汽产生室连通，所述蒸汽产生室通过管道与所述过热蒸汽室连通，所述水预热室的外部为Ⅰ号圆柱体云母加热器，所述蒸汽产生室的外部为Ⅱ号圆柱体云母加热器，所述过热蒸汽室的外部为Ⅲ号圆柱体云母加热器，所述过热蒸汽室的底部通过管道安装有蒸汽卸压阀和压力表；所述瓦斯注入系统，由瓦斯储气瓶和气体容量参照室组成，所述瓦斯储气瓶通过管道和减压阀与所述气体容量参照室连通，所述气体容量参照室安装有压力表；所述瓦斯解吸系统，由煤样吸附缶、三通阀门和压力表组成，所述煤样吸附缶上部的密封顶盖通过螺丝与下部的煤样载体相连接，所述煤样载体与密封顶盖之间有两层密封圈，所述三通阀门通过管道与所述密封顶盖上部连通，所述三通阀门通过管道与左侧的蒸汽冷凝系统和右侧的所述气体容量参照室连通，所述煤样载体底部通过管道和截止阀与所述过热蒸汽室连通，所述压力表安装在连接蒸汽冷凝系统和瓦斯注入系统的管道上；所述蒸汽冷凝系统，由换热器和排水阀门组成，所述换热器通过管道和阀门与瓦斯解吸系统连通，所述换热器的底部通过管道安装有所述排水阀门；所述气体收集系统，由集水量杯、水槽和集气量筒组成，所述集水量杯通过管道与所述换热器连通，所述集水量杯上部通过管道引入所述水槽与所述集气量筒相接。
本发明的优点和有益效果：
本发明通过所述蒸汽发生装置中的三个加热室对水进行加热，可以产生过热的蒸汽；自动计量注水泵可以控制水的注入速度，进而可以控制蒸汽的速度，使蒸汽以规定且恒定的速度进入煤样吸附缶；蒸汽冷凝系统可以对加热煤样后的蒸汽进行降温冷凝，降低过热蒸汽对气体收集系统的冲击；排水阀门可以排出蒸汽冷凝后形成的水，防止过量水积聚在换热器的通道。通过蒸汽加热煤体，可以研究高温蒸汽加热煤体促进瓦斯解吸的效果以及加热后煤体的热场分布。
本发明用于煤体的瓦斯吸附、解吸试验研究，具有结构简单、合理，可以模拟高温蒸汽注入煤体后的热场分布，能科学研究蒸汽直接注入煤体对瓦斯解吸强化效应的优点。
附图说明
图1是一种采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护范围。
如图1所示，一种采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，由自动注水系统1、蒸汽发生系统2、瓦斯注入系统3、瓦斯解吸系统4、蒸汽冷凝系统5和气体收集系统6组成。
所述自动注水系统1，由自动计量注水泵11和蓄水池12组成，所述自动计量注水泵11通过管道与所述蓄水池12连通；所述自动计量注水泵11可以根据需要设定流速，可以等流量自动注入水，所述蓄水池12可以向自动计量注水泵11无间断提供水。
所述蒸汽发生系统2，由水预热室21、蒸汽产生室22和过热蒸汽室23组成，所述水预热室21通过管道与所述蒸汽产生室22连通，所述蒸汽产生室22通过管道与所述过热蒸汽室23连通，所述水预热室21的外部为Ⅰ号圆柱体云母加热器211，所述蒸汽产生室22的外部为Ⅱ号圆柱体云母加热器221，所述过热蒸汽室23的外部为Ⅲ号圆柱体云母加热器231；由于圆柱体型云母加热器与容器直接接触，保证加热的效率；所述水预热室21的加热温度比同等气体压力条件下水的沸点低10摄氏度，可以对水进行预热；所述蒸汽发生室22的加热温度比同等气体压力条件下水的沸点高50摄氏度，对经由水预热室21的水加热产生蒸汽；所述过热蒸汽室23的加热温度比同等气体压力条件下水的沸点高50摄氏度，对由蒸汽发生室22产生的蒸汽巩固加热，保持过热蒸汽状态；所述过热蒸汽室23的底部通过管道安装有蒸汽卸压阀232和压力表233；所述蒸汽卸压阀232可以排出蒸汽发生系统2产生的多余蒸汽，以及当压力超过规定值时进行卸压；所述压力表233可以实时测量蒸汽发生系统2的压力。
所述瓦斯注入系统3，由瓦斯储气瓶31和气体容量参照室32组成，所述瓦斯储气瓶31通过管道和减压阀311与所述气体容量参照室32连通，可以准确计量瓦斯容量；所述气体容量参照室32安装有压力表321，可以准确计算注入到吸附缶中的瓦斯量。
所述瓦斯解吸系统4，由煤样吸附缶41、三通阀门42和压力表43组成，所述煤样吸附缶41上部的密封顶盖412通过螺丝与下部的煤样载体411相连接；所述煤样载体411与密封顶盖412之间有两层密封圈，保证了煤样吸附缶41的密封性；所述三通阀门42通过管道与所述密封顶盖412上部连通，所述三通阀门42通过管道与左侧的蒸汽冷凝系统5和右侧的瓦斯注入系统3的气体容量参照室32连通；所述煤样载体411底部通过管道和截止阀与所述过热蒸汽室23连通；所述的压力表43安装在连接蒸汽冷凝系统5和瓦斯注入系统3的管道上，可以实时测量煤样吸附缶的气体压力。
所述蒸汽冷凝系统5，由换热器51和排水阀门52组成，所述换热器51通过管道和阀门与瓦斯解吸系统4连通，可以对加热煤样后的蒸汽进行降温冷凝，降低过热蒸汽对气体收集系统6的冲击；所述换热器51的底部通过管道安装有所述排水阀门52，用以排出蒸汽冷凝后形成的水，防止过量水积聚在换热器51。
所述气体收集系统6，由集水量杯61、水槽62和集气量筒63组成，所述集水量杯61通过管道与所述换热器51连通，用以收集蒸汽冷凝系统5未完全凝结的水；所述集水量杯61上部通过管道引入所述水槽62与所述集气量筒63相接，用以收集解吸的瓦斯气体。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
Claims (1)
1.一种采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，其特征在于：所述采用高温蒸汽加热煤体解吸瓦斯的试验装置，由自动注水系统(1)、蒸汽发生系统(2)、瓦斯注入系统(3)、瓦斯解吸系统(4)、蒸汽冷凝系统(5)和气体收集系统(6)组成，所述自动注水系统(1)，由自动计量注水泵(11)和蓄水池(12)组成，所述自动计量注水泵(11)通过管道与所述蓄水池(12)连通；所述蒸汽发生系统(2)，由水预热室(21)、蒸汽产生室(22)和过热蒸汽室(23)组成，所述水预热室(21)通过管道与所述蒸汽产生室(22)连通，所述蒸汽产生室(22)通过管道与所述过热蒸汽室(23)连通，所述水预热室(21)的外部为Ⅰ号圆柱体云母加热器(211)，所述蒸汽产生室(22)的外部为Ⅱ号圆柱体云母加热器(221)，所述过热蒸汽室(23)的外部为Ⅲ号圆柱体云母加热器(231)，所述过热蒸汽室(23)的底部通过管道安装有蒸汽卸压阀(232)和压力表(233)；所述瓦斯注入系统(3)，由瓦斯储气瓶(31)和气体容量参照室(32)组成，所述瓦斯储气瓶(31)通过管道和减压阀(311)与所述气体容量参照室(32)连通，所述气体容量参照室(32)安装有压力表(321)；所述瓦斯解吸系统(4)，由煤样吸附缶(41)、三通阀门(42)和压力表(43)组成，所述煤样吸附缶(41)上部的密封顶盖(412)通过螺丝与下部的煤样载体(411)相连接，所述煤样载体(411)与密封顶盖(412)之间有两层密封圈，所述三通阀门(42)通过管道与所述密封顶盖(412)上部连通，所述三通阀门(42)通过管道与左侧的蒸汽冷凝系统(5)和右侧的所述气体容量参照室(32)连通，所述煤样载体(411)底部通过管道和截止阀与所述过热蒸汽室(23)连通，所述压力表(43)安装在连接蒸汽冷凝系统(5)和瓦斯注入系统(3)的管道上；所述蒸汽冷凝系统(5)，由换热器(51)和排水阀门(52)组成，所述换热器(51)通过管道和阀门与瓦斯解吸系统(4)连通，所述换热器(51)的底部通过管道安装有所述排水阀门(52)；所述气体收集系统(6)，由集水量杯(61)、水槽(62)和集气量筒(63)组成，所述集水量杯(61)通过管道与所述换热器(51)连通，所述集水量杯(61)上部通过管道引入所述水槽(62)与所述集气量筒(63)相接。
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