CN111911129A - 一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法 - Google Patents

Abstract

一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，包括进料破碎机；所述分离设备包括仓体，仓体的顶面安装有密封仓门和进料管，所述仓体的内部顶部安装有一级筛板，所述一级筛板、二级筛板以及三级筛板的网孔直径依次减小；所述二级筛板的底部安装保温罩，所述保温罩包括竖板、卸料板以及挡水板，所述保温罩的内部安装有保温泵，所述卸料板的表面嵌入有第二加热面板，所述挡水板的表面嵌入有第一加热面板。本发明能够准确的模拟出实际分离过程，分离工艺、各个动作参数均对实际生产有着极其重要的指导意义，规避了现场施工实验的危险性，使得煤层气开采更为简便、高效。

Description

一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，特别涉及一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法。

背景技术

传统的能源资源已经渐渐不能满足当前对能源资源的过度消耗，煤层气的开发利用能够缓解当前世界能源紧张的状况。煤层气的开发利用不但可以大幅降低煤矿瓦斯事故率、减少矿排温室气体，还可作为洁净能源产生巨大的经济效益，对保障能源安全和降低天然气对外依存度具有十分重要意义。

构造煤广泛发育和构造煤煤层气资源丰富是中国煤与煤层气资源的显著特征。采用构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采系统，能够实现煤层气的高效连续开发。但是，在开发过程中产生大量的含瓦斯煤、水和气的混合物，如何实现气、水、煤的高效、持续和快速分离是构造育原位煤层气水平井洞穴卸压开采的重要理论和技术问题。但因构造煤发育区是原位煤层气开发的禁区，采用原位煤层气开发技术和方法未见深入的报告，对气、水、煤的高效、持续和快速分离也未见研究报告，常见两相或三相混合物分离方法因其具体对象不对均难以实现构造育原位煤层气水平井洞穴卸压开采产生的气、水、煤的高效、持续和快速分离问题。

构造煤发育区通过原位煤层气水平井洞穴卸压开采产生大量具有粘度的含瓦斯煤、气和水的混合流体的高效、持续和快速分离是实现高效采煤、采气和水资源循环利用的关键所在，然而现场作业来确定气、水混合流体分流方案，存在着诸多阻碍，成本高、危险系数大，无法快速确定具体的分离方案；鉴于此，在实验室内通过模拟构造煤发育区原位煤层气水平井洞穴卸压开采产生大量具有粘度的含瓦斯煤、气和水的混合流体的有效分离并收集，对于研究构造煤发育区实现原位煤层气成功开采至关重要，也可为构造煤发育区原位煤层气水平井洞穴卸压开采提供重要的理论指导，并对构造煤发育区的煤层气开发具有重要的理论意义和实际生产指导意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，具体技术方案如下：

一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，所述实验方法包括以下步骤：

S1、实验前预调整：

判断混合物固相煤粒的粒度，确定各级筛板的目数和倾斜角度，并对各级筛板进行更换调整；

真空泵抽出仓体内的气体，使得仓体内处于真空状态；

S2、混合物分离、解吸实验：

带有瓦斯煤、水的混合物通过进料管排入至所述仓体内；

一级筛板、二级筛板对所述混合物进行筛分，较大颗粒的煤粒被筛出然后流出至卸料板上，最后排出仓体，而细小煤粒和水向下排出至挡水板和三级筛板所围的V型集料腔内；在上述卸料的同时，卸料板外部的第一加热机构对流经卸料板的煤粒进行加热，使得煤层气解吸出；

水穿过三级筛板并通过煤泥水出料管排出仓体，而细小煤粒不断聚集在集料腔内；在上述聚集的同时，挡水板上的第二加热机构对集料腔内的煤粒进行加热，使得煤层气解吸出；

当细小煤粒堆积到一定高度时，三级筛板向下转动，使得细小煤粒通过细煤粒出料管排出仓体；

S3、实验后处理：

上浮至仓体顶部的煤层气会通过排气管排出至煤层气处理罐；

各级筛板顶部的清理机构开始对筛板进行清理。

进一步的，所述第一加热机构对流经卸料板的煤粒进行加热解吸具体的为：第一加热机构包括位于卸料板内部的第二加热面板和间隔位于卸料板顶部的热风发生机构，当煤粒流经卸料板时，第二加热面板从底部加热煤粒，热风发生机构从顶部吹出热风，使得煤粒被快速加热，煤粒内部的煤层气被充分解吸出。

进一步的，所述热风发生机构包括绝缘热风机，绝缘热风机将加热后的气体并向下排出，绝缘热风机的入口处连通有两个进风口，一个进风口置于仓体内，另一个进风管伸出仓体且连通甲烷罐，绝缘热风机的气体来源主要为仓体内部的煤层气，从而保证仓体真空状态，当仓体内的煤层气不足时，则由外部的气体提供。

进一步的，所述第二加热机构对集料腔内的煤粒进行加热具体的为：第二加热机构包括位于挡水板内部的第一加热面板，在细小煤粒不断聚集在集料腔的过程中，第一加热面板可持续加热细小煤粒，使得煤粒中的煤层气解吸出。

进一步的，所述当细小煤粒堆积到一定高度具体的为：仓体的外部与集料腔、卸料板相对位置处设有透明观察窗，工人可通过透明观察窗观察集料腔内煤粒的聚集状态。

进一步的，所述仓体的外部安装有高压氮气瓶，高压氮气瓶与甲烷浓度报警装置、集控装置通过信号控制连接；在S2中，一旦出现仓体内部甲烷浓度超出设置浓度范围，则甲烷浓度报警装置报警，集控装置使得高压氮气瓶自动打开，氮气迅速填充至仓体内部。

进一步的，所述排气管的出口并联有抽样泵，集料腔的底部出口并联有液体抽样管。

本发明的有益效果是：通过原位煤层气水平井洞穴卸压开采产生大量具有一定粘度的含瓦斯煤、气和水的混合流体可投入至本实验装置内，通过更改、调控本实验装置内各个设备的动作参数，以达到煤块中煤粒、水、煤层气三者充分分离的效果，能够准确的模拟出实际分离过程，分离工艺、各个动作参数均对实际生产有着极其重要的指导意义，规避了现场施工实验的危险性，使得煤层气开采更为简便、高效。

附图说明

图1示出了本发明的含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法的结构示意图；

图2示出了本发明的二级筛板冲洗机构结构示意图；

图3示出了本发明的一级筛板、二级筛板、三级筛板配合结构示意图；

图4示出了本发明的热风发生机构结构示意图；

图5示出了本发明的仓体分布结构示意图；

图中所示：1、仓体；101、密封仓门；102、进料管；2、一级筛板冲洗机构；3、一级筛板；301、滑轨；4、二级筛板冲洗机构；401、滑杆；402、喷头；403、毛刷；5、二级筛板；6、三级筛板冲洗机构；7、三级筛板；8、转动支撑机构；801、电动液压杆；802、导轨；803、伸缩支杆；9、保温罩；901、挡水板；9011、第一加热面板；902、卸料板；9021、第二加热面板；903、竖板；10、第一出料斗；1001、液体采样管；11、出料三通阀；1101、细粒煤出料管；1102、煤泥水出料管；12、监测主机盒；13、保温泵；14、隔热棉板；15、热风发生机构；1501、绝缘热风机；1502、出风罩；1503、内进风管；1504、外进风管；16、排气管；17、煤层气处理罐；18、一级筛板缓冲机构；1801、上固定架；1802、安装块；1803、弹簧；1804、下固定架；19、二级筛板缓冲机构；20、混合料进管；21、进料破碎机；22、进料三通阀；23、第二出料斗；24、氮气瓶；25、抽样泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，所述实验方法包括以下步骤：

S1、实验前预调整：

判断混合物固相煤粒的粒度，确定各级筛板的目数和倾斜角度，并对各级筛板进行更换调整；各级筛板能够根据所需加工的煤粒直径，而调节至所需的角度和更换至所需的目数，使得分离实验设备的适用范围更广；

真空泵抽出仓体内的气体，使得仓体内处于真空状态，真空状态能够保证煤层气分离储存的纯度；

S2、混合物分离、解吸实验：

带有瓦斯煤、水的混合物通过进料管排入至所述仓体内；仓体整体装置、壁厚、材料能承受约1200度以上高温，并能承受不少于8MPa压力；

一级筛板、二级筛板对所述混合物进行筛分，较大颗粒的煤粒被筛出然后流出至卸料板上，最后排出仓体，而细小煤粒和水向下排出至挡水板和三级筛板所围的V型集料腔内；在上述卸料的同时，卸料板外部的第一加热机构对流经卸料板的煤粒进行加热，使得煤层气解吸出；所述第一加热机构对流经卸料板的煤粒进行加热解吸具体的为：第一加热机构包括位于卸料板内部的第二加热面板和间隔位于卸料板顶部的热风发生机构，当煤粒流经卸料板时，第二加热面板从底部加热煤粒，热风发生机构从顶部吹出热风，使得煤粒被快速加热，煤粒内部的煤层气被充分解吸出；

水穿过三级筛板并通过煤泥水出料管排出仓体，而细小煤粒不断聚集在集料腔内；在上述聚集的同时，挡水板上的第二加热机构对集料腔内的煤粒进行加热，使得煤层气解吸出；所述第二加热机构对集料腔内的煤粒进行加热具体的为：第二加热机构包括位于挡水板内部的第一加热面板，在细小煤粒不断聚集在集料腔的过程中，第一加热面板可持续加热细小煤粒，使得煤粒中的煤层气解吸出；

第一加热机构、第二加热机构所产生的温度变化范围最大可达110度，实验不同温度下的分离效果。当实验温度持续在100度以上时，内部水已经气体并形成水蒸气，使煤粒尽可能脱水的作用；水蒸气的存在一方面，其功能如前述氮气一样，可以缩小甲烷爆炸极限范围，降低甲烷爆炸风险；另一方面，使煤粒表面赋水迅速减少，配合加热解吸，使煤层气尽快的，尽可能多的释放；

当细小煤粒堆积到一定高度时，三级筛板向下转动，使得细小煤粒通过细煤粒出料管排出仓体；

S3、实验后处理：

上浮至仓体顶部的煤层气会通过排气管排出至煤层气处理罐；

各级筛板顶部的清理机构开始对筛板进行清理。

作为上述技术方案的改进，所述热风发生机构包括绝缘热风机，绝缘热风机将加热后的气体并向下排出，绝缘热风机的入口处连通有两个进风口，一个进风口置于仓体内，另一个进风管伸出仓体且连通甲烷罐，绝缘热风机的气体来源主要为仓体内部的煤层气，从而保证仓体真空状态，当仓体内的煤层气不足时，则由外部的气体提供；在系统密闭情况下，系统内部煤粒中解吸出的煤层气提供热气形成热力吹扫，此时热气形成内循环；当内部解吸的煤层气量不够，不足以形成内循环时，可以通过开关打开外部进气口，加入外部甲烷气体(避免降低甲烷浓度)，进入密闭仓体，形成热风，构成外-内热气循环。

作为上述技术方案的改进，所述当细小煤粒堆积到一定高度具体的为：仓体的外部与集料腔、卸料板相对位置处设有透明观察窗，工人可通过透明观察窗观察集料腔内煤粒的聚集状态。

作为上述技术方案的改进，所述仓体的外部安装有高压氮气瓶，高压氮气瓶与甲烷浓度报警装置、集控装置通过信号控制连接；在S2中，一旦出现仓体内部甲烷浓度超出设置浓度范围，则甲烷浓度报警装置报警，集控装置使得高压氮气瓶自动打开，氮气迅速填充至仓体内部。

作为上述技术方案的改进，所述排气管的出口并联有抽样泵，集料腔的底部出口并联有液体抽样管；通过抽样泵能够抽出煤层气进行实时监测，通过液体抽样管能够取样观察水的洁净度，便于了解第三筛板的筛分效果。

如图1-图5所示，分离实验装置包括进料破碎机21；进料破碎机21的出口处并联有多组分离设备，分离设备设有多组，可在一个分离设备内物料堆积较多时，另一组分离设备动作，保证分离持续进行；进料破碎机21用以对输送来的煤块进行破碎；

分离设备包括仓体1，仓体1的顶面安装有密封仓门101和进料管102；进料管与破碎机连通，铰接的密封仓门用以方便人们打开仓体；

仓体1的内部顶部安装有一级筛板3，进料管102向下延伸至一级筛板3的入口端；一级筛板的筛面由分布均匀的网洞，根据来粒需要，可以选择琴弦筛面、不锈钢细丝编织复合筛网、聚氨酯筛面或条缝筛面等各种筛面；一级筛板可拆卸、更换；根据来料混合物粒度、浓度不同可以选取不同目数筛面；筛面坡角可以调节，一般不会大于15度，必要时可以为负度数；一级筛板的功能为：对来料混合物粗筛分，分离煤的粗颗粒和水；水和通过的煤颗粒落入下部装置，没通过的大颗粒由筛面左侧流出；振幅、频率由连接的振动电机在仓体外控制；可以与二级筛板同频率、同振幅、同步振动，也可以不同频率、不同振幅振动；

一级筛板3的底部间隔设有二级筛板5；二级筛板的筛面根据来粒需要，可以选择琴弦筛面、不锈钢细丝编织复合筛网、聚氨酯筛面或条缝筛面等各种筛面；装置可拆卸、更换。根据来料混合物粒度、浓度不同可以选取不同目数筛面；振幅、频率由连接的振动电机在仓体外控制。可以与一级筛板同频率、同振幅、同步振动，也可以不同频率、不同振幅振动；二级筛板的功能为：对来料混合物进一步细筛分，分离煤的细颗粒和水，水和通过的煤颗粒落入下部装置，没通过的大颗粒由左侧流出；

二级筛板5的底部间隔安装有三级筛板7，三级筛板可拆卸、更换。根据来料混合物粒度、浓度不同可以选取不同目数筛面；三级筛板的功能为：对来料混合物进一步细筛分，分离出绝大部分煤颗粒，只有水和极细煤颗粒通过；而截留下的煤颗粒便会储存在三级筛板的顶部；

一级筛板3、二级筛板5以及三级筛板7的网孔直径依次减小；直径依次减少用以实现多级筛分，提高分离效果；筛网目数最大可达约120目(即网孔直径最小约0.125mm)；

三级筛板7与仓体1的内壁转动连接，三级筛板7的底部连接转动支撑机构8，转动支撑机构8用以带动三级筛板7转动；三级筛板顶部的煤颗粒在堆积至一定量且解吸完毕后，转动支撑机构可带动三级筛板向下转动，从而使得堆积的煤颗粒向下排出，在排出完毕后，转动支撑机构便可带动三级筛板向上转动复位，以便继续加工；转动支撑机构可使得三级筛板稳定转动；

二级筛板5的底部安装保温罩9，保温罩9用以形成一个高温持续的腔室，使得煤粒能够一直被加热解吸，不会中断；解吸即已吸收或吸附的物质从吸收剂或吸附剂中释放的过程；

保温罩9包括竖板903、卸料板902以及挡水板901，竖板903竖直固定于仓体1的内部底面，竖板903的顶端连接有倾斜向上的卸料板902，卸料板902位于二级筛板5的出口底部，竖板903与仓体1内壁之间的区域连通至第二出料斗；一级筛板、二级筛板排出的煤粒均会汇集至卸料板处，然后再流出至第二出料斗，实现大颗粒煤粒的出料导流，并且在上述出料过程中，高温的卸料板会对流经的煤粒进行加热，使得大颗粒煤粒中的气体解吸出；

卸料板902的顶端连接倾斜向下的挡水板901，挡水板901向下延伸至三级筛板7所在一侧，三级筛板7的底端贴合于三级筛板7的表面，三级筛板7与挡水板901之间所围区域为集料腔，集料腔的底部连通第一出料斗10；挡水板能够阻拦水，避免水散出，使得水、煤粒均可稳定的储存在集料腔内，挡水板为一承重、具有一定强度的板体，下部与仓体固定在一起；挡水板的功能为：使由二级筛板下来的煤粒、水混合物沿该面板下落；煤粒在集料腔处堆集，但不影响更细的煤粒与水从三级筛板通过；堆集的煤粒由于需要一定时间堆集，高温的挡水板便可对煤粒进行加热，使煤粒中的煤层气有充足时间解吸出来；

第一出料斗10的出口处安装有出料三通阀11，出料三通阀11的出口并联至细粒煤出料管1101、煤泥水出料管1102；出料三通阀11能够控制细粒煤出料管1101、煤泥水出料管1102的通断，当只排出水和少量细颗粒煤颗粒时只打开煤泥水出料管1102，当需要排出堆积的煤粒时，三级筛板向下转动，只打开细粒煤出料管1101；

保温罩9的内部安装有保温泵13，卸料板902的表面嵌入有第二加热面板9021，挡水板901的表面嵌入有第一加热面板9011，第一加热面板9011、第二加热面板9021均连通至保温泵13，第一加热面板9011、第二加热面板9021用以增温解吸出煤粒中的煤层气；保温泵能够不断的加热保温介质，使得第一加热面板、第二加热面板保持高温恒温状态，第一加热面板、第二加热面板能够加热煤粒，使得煤粒中的煤层气解吸出，实现气体、液体以及煤粒的三者分离。

卸料板902的顶部相对平行设有隔热棉板14，隔热棉板14、卸料板902之间为高温区，一级筛板3、二级筛板5的出料轨迹均位于高温区内；隔热棉板能够避免第二加热棉板产生的热量向上散出，使得热量聚集在隔热棉板、卸料板之间，从而增加对流经煤粒的加热效果，使得解吸出的煤层气量更多。

隔热棉板14的上表面安装有多组热风发生机构15，热风发生机构15用以向高温区处排出热风；热风发生机构15用以产生热风，使得高温区的热量更高，解吸出效果更好。

如图4所示，热风发生机构15包括绝缘热风机1501、出风罩1502、内进风管1503、外进风管1504；绝缘热风机1501安装于隔热棉板14的顶面；采用绝缘热风机产生热风，有利于热风散开能够防止发生产生电火花，避免瓦斯爆炸；

绝缘热风机1501的出口处连通出风罩1502，出风罩1502置于隔热棉板14的底面，出风罩1502为梯形喇叭状；采用此形状的出风罩有利于热风散开下吹；

出风罩1502的进风口并联有内进风管1503、外进风管1504，内进风管1503置于仓体1内，外进风管1504外伸于仓体1；仓体内的解吸的煤层气体聚集在仓体的内部上腔，煤层气可通过内进风管为绝缘热风机提供所需的气体，由于煤层气具有一定的温度，因此绝缘热风机无需再大幅度加热，降低能耗，解吸的气体可在仓体内循环，从而形成气体循环加热；内进风管上有阀体，阀体置于仓体外部；当仓体内气体不足时，可提供外部气体或甲烷气体至绝缘热风机，保证足量的热风循环。

一级筛板3的顶部安装一级筛板冲洗机构2，一级筛板3的两侧壁滑动连接有二级筛板冲洗机构4，二级筛板冲洗机构4置于二级筛板5的顶部，二级筛板5的底部安装有三级筛板冲洗机构6，三级筛板冲洗机构6转动安装于仓体1的内壁；

一级筛板冲洗机构包括水力喷射环、水力喷头，水力喷头若干个按等距固定于水力喷射环上，喷头朝下散开，水力喷头的功能为：提供动力水雾，清洗一级筛板，水力喷射环悬挂式固定于密封仓门之下，根据仓体长度设置3组，组数可以调整。样式可以根据仓体平面结构呈长方形，也可以呈其它形状、如圆形或半圆形与长方形的组合形态出现。每一个环上按等距固定若干个水力喷头，环与外部控制相接，给每个水力喷头提供水源；水动力大小由外部控制器控制；

如图2所示，二级筛板冲洗机构共有2组，二级筛板冲洗机构包括喷头402、滑杆401、毛刷403，其中一组为向后水力喷头、毛刷，另一组为向下水力喷头、毛刷，两组二级筛板冲洗机构悬挂于一级筛板的外槽处，二级筛板冲洗机构轴式贯穿于一级筛板两侧，喷头沿轴向按一定距离、平行等距排列，可绕轴旋转一定角度，可沿一级筛板侧板外槽作来回运动，运动由滑轨301、滑杆401配合动作，运动速度由外部控制器确定；二级筛板冲洗机构的功能为：清洁二级筛板，并可旋转一定角度持续动态清洗，防止清洗不干净，其喷射水量大小、喷射速度由外部控制器控制；毛刷403为旋转滚轴式毛刷；

三级筛板冲洗机构包括固定于仓体内壁的转轴(或可说是刚性水管，内空通水)，和水力喷头组成。水力喷头与刚性水管连通，并由外布装置供水；水力喷头等距排列，可旋转角度约160°左右。其喷射水量大小、喷射速度、旋转速度均由外部控制器控制。功能：旋转向侧下清洗三级筛板，旋转向侧上兼顾清洗二级筛板的底部；

如图3所示，一级筛板3、二级筛板5以及三级筛板7的宽度依次增大，三级筛板7的宽度与保温罩9的宽度相同，保温罩9的宽度小于隔热棉板14的宽度；三个筛板的宽度依次增大，能够避免筛出的煤粒散落，保证下级筛板可完全承接掉落的煤粒，保温罩比三级筛板面积大，使得排出的煤粒均可承接住，挡水板、卸料板能够充分阻拦、导流介质，最大面积的隔热棉板能够起到很好的隔热保温效果。

一级筛板3的一端转动连接至仓体1的内壁、另一端安装至一级筛板缓冲机构18上，二级筛板5的一端转动连接至仓体1的内壁、另一端安装至二级筛板缓冲机构19上，一级筛板缓冲机构18安装于二级筛板缓冲机构19的外侧；一级筛板缓冲机构18包括上固定架1801、弹簧1803、下固定架1804以及安装块1802，下固定架的顶端连接弹簧，顶端的顶端连接上固定架，上固定架的内壁设有多个安装块，一级筛板的外壁通过螺钉连接安装块；二级筛板缓冲机构与一级筛板缓冲机构之间结构相同，二级筛板缓冲机构的尺寸小于一级筛板缓冲机构；利用筛板缓冲机构可使得一级筛板、二级筛板晃动更为平稳，延长其使用寿命，并且多个安装块的设计，可方便实验人员调节筛板的倾斜角度，以确定煤块最佳分离角度。

转动支撑机构8包括电动液压杆801、导轨802以及伸缩支杆803，电动液压杆801的一端连接仓体1的内壁、另一端转动连接三级筛板7，三级筛板7的两侧壁设有导轨802，伸缩支杆803的底端转动连接至挡水板901的底端侧壁，伸缩支杆803的顶端转动连接滑块，滑块嵌入于导轨802内；电动液压杆能够带动三级筛板上下转动，在转动时，三级筛板会带动滑块沿着导轨运动，而伸缩杆跟随伸缩运动和转动，伸缩杆能够从底部支撑三级筛板，从而保证三级筛板的转动稳定，避免三级筛板被堆积的煤粒压坏。

卸料板902的表面嵌入有第一温度传感器，出风罩1502的侧壁安装有第二温度传感器，仓体1的侧壁顶部安装有甲烷浓度监测器、气体温度监测器、气体湿度监测器、气压监测器；第一温度传感器、第二温度传感器、甲烷浓度监测器、气体温度监测器、气体湿度监测器、气压监测器均电性连接至监测主机盒12处；第一温度传感器可以监控卸料板表面温度；第二温度传感器可以监测吹出的热风温度；甲烷浓度监测器用于监测仓体内甲烷浓度变化情况，并能根据设置条件具有报警功能；气体温度监测器、气体湿度监测器、气压监测器用以监测气压、气温，以便及时排出，保证仓体的安全性。

本发明在实施时，

将所有管路连接完毕，关闭各个进口和出口，检查装置的密封性和监控装置能否正常工作；

打开混合料进管20，混合料先进入到进料破碎机21内进行破碎，然后排出至一个仓体1内；仓体内的各个设备开始正常工作。

混合物先通过进料管102落在一级筛板3上，由于筛网高频振动(能上下、左右振动)，粗煤颗粒留下，细煤颗粒与水进入二级筛板5上，粗煤粒沿一级筛板3进入到左下的卸料板902上；细煤颗粒与水进入到二级筛板5上，大部分细煤颗粒由于二级筛板5的高频振动而沿筛网斜面也进入到卸料板902上；卸料板902上的物料会向下滑动进入到左下的第二出料斗23处；再细的煤颗粒与大部分水由二级筛板5落入到挡水板901和三级筛板7所围的集料腔内，水穿过三级筛板7，最终从煤泥水出料管排出，而细粒煤则不断的储存在集料腔内；

在上述筛分过程中，保温泵13、绝缘热风机1501同时工作，保温泵13加热导热介质(水、气体)，使得第一加热面板9011、第二加热面板9021保持高温状态，第一加热面板9011加热不断聚集在集料腔中的细小煤料，使得细小煤料中的煤层气解吸出；第二加热面板9021加热其顶部的下料区域，绝缘热风机1501排出热风加热其底部的下料区域，隔热棉板14可避免热量向上散失，使得隔热棉板14、卸料板902之间形成高温下料区域，流经高温下料区域的大颗粒煤料、小颗粒煤料会被迅速加热，使得其内部的大量煤层气快速解吸出；解吸出的煤层气会上浮至仓体顶部，最终通过排气管16排出至煤层气处理罐17，经过干燥处理后排出收集；

当集料腔内的细小煤粒堆积到一定高度无法继续堆积时，进料三通阀22打开另一个仓体1的通道，使得破碎后的煤料排出至另一个仓体内筛分；出料三通阀11打开细粒煤出料管1101、关闭煤泥水出料管1102；然后电动液压杆801带动三级筛板7向下转动，伸缩支杆803跟随收缩转动，三级筛板7转动离开挡水板901，集料腔内的细小煤料便会掉落流出至细粒煤出料管1101；在集料腔内的煤料排完后，再次关闭细粒煤出料管1101、打开煤泥水出料管1102，电动液压杆801驱动三级筛板7向上转动复位，可再次封堵集料腔；

所有水力喷射装置均可以由仓体外控制器进行独立调节并控制水量大小、水力大小，并对部分喷射方向、角度进行调节，进行有效的清洗，以达到研究目的。在工作过程中，如果没有发生筛网的堵塞，分离可以有效的进行，则可以通过外控制器关闭水力喷头。

如果一级筛板堵塞，可以打开上部的水力喷射环携带的水力喷头(为固定装置)，对整个筛网面进行喷洗，使筛网贯通；各个水力喷射环可以单独控制开、闭，以便于实验测试，效果对比。

如果二级筛板发生堵塞，可以打开二级筛板冲洗机构4(二级筛板冲洗机构的动力由外部电机控制)。清洗可以在分离过程中，也可以在分离停止时进行。清洗时，通过控制外部各单独的控制器，可以实现水力喷射，清洗时，毛刷403贴近二级筛板转动，类似扫地功能，对二级筛板进行清扫(转动速度由外部控制器控制)；可以沿筛面板方向作来回运动；

如果三级筛板发生堵塞，可以打开三级筛板冲洗机构6，即为可转动的冲洗喷头；向下转动冲击三级筛板，向上转动冲洗二级筛板；

如果仪器发生故障需要检修，或发生严重筛网堵塞，或根据实验结果需要更换各个筛网需要占用较长的分离时间时，控制仓体外的控制阀42，关闭向第一个仓体进入的通道，而打开进入第二个仓体的通道，保证了混合物分离的持续进行。然后可以打开密封仓门，对仓体内部部件进行检修或更换或清洗。

所有用到的电机振动频率与振幅，控制热能，电能与转速与移速，水力能力与流速，气体的湿度、浓度、温度等监测装置的元器件均连通至外部控制柜，集成智能化控制。

排水集中装置要安装排水阀，因为管道进来的气体可能会有水蒸气，冷凝成液态水后排入集气装置，使水位升高。当水位升高至阈值时，需要打开阀门放掉多余的水。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述实验方法包括以下步骤：

S1、实验前预调整：

判断混合物固相煤粒的粒度，确定各级筛板的目数和倾斜角度，并对各级筛板进行更换调整；

真空泵抽出仓体内的气体，使得仓体内处于真空状态；

S2、混合物分离、解吸实验：

带有瓦斯煤、水的混合物通过进料管排入至所述仓体内；

一级筛板、二级筛板对所述混合物进行筛分，较大颗粒的煤粒被筛出然后流出至卸料板上，最后排出仓体，而细小煤粒和水向下排出至挡水板和三级筛板所围的V型集料腔内；在上述卸料的同时，卸料板外部的第一加热机构对流经卸料板的煤粒进行加热，使得煤层气解吸出；

水穿过三级筛板并通过煤泥水出料管排出仓体，而细小煤粒不断聚集在集料腔内；在上述聚集的同时，挡水板上的第二加热机构对集料腔内的煤粒进行加热，使得煤层气解吸出；

当细小煤粒堆积到一定高度时，三级筛板向下转动，使得细小煤粒通过细煤粒出料管排出仓体；

S3、实验后处理：

上浮至仓体顶部的煤层气会通过排气管排出至煤层气处理罐；

各级筛板顶部的清理机构开始对筛板进行清理。

2.根据权利要求1所述的一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述第一加热机构对流经卸料板的煤粒进行加热解吸具体的为：第一加热机构包括位于卸料板内部的第二加热面板和间隔位于卸料板顶部的热风发生机构，当煤粒流经卸料板时，第二加热面板从底部加热煤粒，热风发生机构从顶部吹出热风，使得煤粒被快速加热，煤粒内部的煤层气被充分解吸出。

3.根据权利要求2所述的一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述热风发生机构包括绝缘热风机，绝缘热风机将加热后的气体并向下排出，绝缘热风机的入口处连通有两个进风口，一个进风口置于仓体内，另一个进风管伸出仓体且连通甲烷罐，绝缘热风机的气体来源主要为仓体内部的煤层气，从而保证仓体真空状态，当仓体内的煤层气不足时，则由外部的气体提供。

4.根据权利要求1所述的一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述第二加热机构对集料腔内的煤粒进行加热具体的为：第二加热机构包括位于挡水板内部的第一加热面板，在细小煤粒不断聚集在集料腔的过程中，第一加热面板可持续加热细小煤粒，使得煤粒中的煤层气解吸出。

5.根据权利要求1所述的一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述当细小煤粒堆积到一定高度具体的为：仓体的外部与集料腔、卸料板相对位置处设有透明观察窗，工人可通过透明观察窗观察集料腔内煤粒的聚集状态。

6.根据权利要求1所述的一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述仓体的外部安装有高压氮气瓶，高压氮气瓶与甲烷浓度报警装置、集控装置通过信号控制连接；在S2中，一旦出现仓体内部甲烷浓度超出设置浓度范围，则甲烷浓度报警装置报警，集控装置使得高压氮气瓶自动打开，氮气迅速填充至仓体内部。

7.根据权利要求1所述的一种含瓦斯煤与水混合物持续分离实验方法，其特征在于：所述排气管的出口并联有抽样泵，集料腔的底部出口并联有液体抽样管。

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