CN115508542A - 基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置及方法，该装置包括实验舱、设置在所述实验舱的一侧且与所述实验舱连通的微波裂解单元、以及设置在所述实验舱的另一侧且与所述实验舱连通的水冷单元；该方法包括：一、煤样制备并分类；二、煤样初步处理；三、调节实验舱环境；四、分组；五、裂解干燥实验组的煤样；六、裂解饱水实验组的煤样；七、分析煤样。本发明在实验舱内实现了实验室模拟井下高温高压环境微波加热富油煤体煤样，结合微波裂解单元和水冷单元，探究了微波与水交互作用下对于富油煤体煤样的热解效果和强度劣化机理。
Description
技术领域
本发明属于煤裂解技术领域，尤其是涉及一种基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置及方法。
背景技术
在我国富油煤储量可观，仅陕北矿区，经查明的1700多亿吨煤炭中,富油煤占比超过85％,达1500多亿吨,可提取焦油约145亿吨。富油煤是指焦油产率的分级在7％～12％的煤炭，富油煤已经公认成为一种特殊的煤炭资源。富油煤种在未经清洁处理后直接用作火力发电，大量的焦油、天然气等产物不但白白浪费，而且燃烧产生的黑烟污染空气，违背双碳政策。由此看来富油煤的绿色清洁高效利用将是我国未来能源转型发展的关键所在。目前我国富油煤热解和煤焦油轻质化技术水平处于发展阶段，运输、裂解和分离提纯富油煤的成本较高，如何有效降低成本，首先考虑运输和裂解问题，在井下直接完成富油煤转化为天然气、焦油和半焦煤，可以极大的降低成本。因此，如何实现井下富油煤的原位裂解与初步分离成为目前煤矿领域亟需解决的问题。若将实验室条件下的裂解装置直接搬运至井下进行富油煤的裂解，会存在诸多问题：微波辐射仪器多为普通微波炉，微波辐射功率小，照射时间长，微波加热效果差；普通微波炉不能提供无氧环境，容易使得煤样自燃，造成实验室安全隐患；由于加热腔狭小，煤岩试样只能选择较小的圆柱体和正方体试样，对于机理探讨尚显不足，更不用说深层次的微波机制探究；另外，实验室不能模拟井下高温高压环境，对于利用微波装置开展井下富油煤的原位热解与初步分离影响较大；最后纯微波裂解富油煤的效率和效果不佳，不利于在井下进行大规模的富油煤裂解工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，在实验舱内实现了实验室模拟井下高温高压环境微波加热富油煤体煤样，结合微波裂解单元和水冷单元，探究了微波与水交互作用下对于富油煤体煤样的热解效果和强度劣化机理。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：包括实验舱、设置在所述实验舱的一侧且与所述实验舱连通的微波裂解单元、以及设置在所述实验舱的另一侧且与所述实验舱连通的水冷单元；
所述实验舱内设置有承载富油煤体煤样的载物台，所述载物台水平布设在所述实验舱的底部；所述实验舱的内侧壁上设置有两个加热头，两个所述加热头对称布设在所述实验舱相对布设的两个内侧壁上；所述实验舱内设置有压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器均布设在所述实验舱的顶面上，所述压力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端均与控制器的信号输入端连接；
所述实验舱上连接有加压注气结构和抽真空组件；
所述载物台为云母垫台；所述实验舱内设置有废水收集箱，所述废水收集箱水平设置在所述载物台的底部，所述废水收集箱的横截面积大于所述载物台的横截面积；
所述微波裂解单元包括设置在所述实验舱外侧的微波发生器，所述微波发生器通过微波导管和所述实验舱内的富油煤体煤样连接，所述微波导管的外侧设置有微波护管；
所述水冷单元包括设置在所述实验舱外侧的冷却水箱，所述冷却水箱通过冷却水管和所述实验舱内的富油煤体煤样连接。
上述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：所述加压注气结构包括设置在所述实验舱外侧且与所述实验舱连接的加压注气泵，所述加压注气泵和所述实验舱通过注气管连接；所述注气管的一端连接在所述加压注气泵上，所述注气管的另一端连接在所述实验舱的注气口上。
上述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：所述抽真空组件包括设置在所述实验舱外侧且与所述实验舱连接的真空泵，所述真空泵和所述实验舱通过连接管连接，所述连接管的一端连接在所述真空泵上，所述连接管的另一端连接在所述实验舱的抽气口上。
上述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：所述富油煤体煤样上开设有插装孔，所述冷却水管通过插装孔的一端延伸至所述富油煤体煤样内；所述微波导管通过插装孔的另一端延伸至所述富油煤体煤样内。
本发明还提供了一种基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、煤样制备并分类：利用切割机将待实验的富油煤体切割成多个结构尺寸均相同的立方体结构的富油煤体煤样，所述富油煤体煤样均是长为1m，宽为1m，高为1m的立方体煤样；将多个所述富油煤体煤样均分为两组，一组为干燥实验组，另一组为饱水实验组；
步骤二、煤样初步处理，过程如下：
步骤201、启动实验舱内的加热头，对实验舱内进行加热，当温度传感器检测到实验舱内的温度达到80℃后，停止加热并维持所述实验舱内的温度；将所述干燥实验组中的富油煤体煤样放置在实验舱内的载物台上，在载物台上静置24小时后，关闭加热头，待温度传感器检测到实验舱内的温度降至室温后，将富油煤体煤样取出，并利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到在干燥情况下富油煤体煤样内的波速Va；
步骤202、将所述饱水实验组中的富油煤体煤样放入水槽中，先向水槽内注入1/4m高的水浸泡富油煤体煤样，两小时后继续向水槽内注水，使水槽内水的高度达到1/2m，继续浸泡富油煤体煤样，两小时后接着向水槽内注水，使水槽内水的高度达到3/4m，继续浸泡富油煤体煤样，两小时后再向水槽内注水，使水槽内水的高度达到1m，浸没富油煤体煤样，富油煤体煤样在水槽内继续浸泡48小时后，取出富油煤体煤样，并将富油煤体煤样的表面水分擦干，利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到在饱水情况下富油煤体煤样内的波速va；
步骤三、调节实验舱环境，过程如下：
步骤301、启动真空泵，将所述实验舱内的空气抽出，在所述实验舱内形成真空环境；
步骤302、启动加压注气泵，向所述实验舱内注入氮气，利用压力传感器对真空泵实验舱内的压力进行检测，当压力传感器检测到实验舱内的压力达到实验压力后，停止加压并维持所述实验舱内的压力；
步骤303、启动实验舱内的加热头，对实验舱内进行加热，当温度传感器检测到实验舱内的温度达到实验温度后，停止加热并维持所述实验舱内的温度；
步骤四、分组：将所述干燥实验组中的富油煤体煤样均分为三组，三组分别为第一干燥单元、第二干燥单元、以及第三干燥单元；将所述饱水实验组中的富油煤体煤样均分为三组，三组分别为第一饱水单元、第二饱水单元、以及第三饱水单元；
步骤五、裂解干燥实验组的煤样，过程如下：
步骤501、将所述第一干燥单元放置到所述载物台上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第一干燥单元中的富油煤体煤样上；再启动微波发生器，对所述第一干燥单元中的富油煤体煤样进行加热，每隔半分钟,微波发生器的功率增加0.5kW，当第一干燥单元中的富油煤体煤样加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；接着启动所述水冷单元向所述第一干燥单元中的富油煤体煤样内注水，当所述第一干燥单元中的富油煤体煤样水冷10s后，关闭所述水冷单元；将所述第一干燥单元中的富油煤体煤样取出，待所述第一干燥单元中的富油煤体煤样冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第一干燥单元中的富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一干燥单元中的富油煤体煤样内的波速V1；
步骤502、将所述第二干燥单元放置到所述载物台上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第二干燥单元中的富油煤体煤样上；先启动所述水冷单元向所述第二干燥单元中的富油煤体煤样内注水，当所述第二干燥单元中的富油煤体煤样水冷10s后，关闭所述水冷单元；再启动微波发生器，对所述第二干燥单元中的富油煤体煤样进行加热，每隔半分钟,微波发生器的功率增加0.5kW，当第二干燥单元中的富油煤体煤样加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后将所述第二干燥单元中的富油煤体煤样取出，待所述第二干燥单元中的富油煤体煤样冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第二干燥单元中的富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到所述第二干燥单元中的富油煤体煤样内的波速V2；
步骤503、将所述第三干燥单元放置到所述载物台上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第三干燥单元中的富油煤体煤样上；启动微波发生器，对所述第三干燥单元中的富油煤体煤样进行加热，每隔半分钟,微波发生器的功率增加0.5kW，同时启动所述水冷单元，每隔半分钟,向所述第三干燥单元中的富油煤体煤样内注水10s，当第三干燥单元中的富油煤体煤样加热3分钟时间后，同时关闭所述微波裂解单元和所述水冷单元；将所述第三干燥单元中的富油煤体煤样取出，待所述第三干燥单元中的富油煤体煤样冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第三干燥单元中的富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到所述第三干燥单元中的富油煤体煤样内的波速V3；
步骤六、裂解饱水实验组的煤样，过程如下：
步骤601、将所述第一饱水单元放置到所述载物台上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第一饱水单元中的富油煤体煤样上；再启动微波发生器，对所述第一饱水单元中的富油煤体煤样进行加热，每隔半分钟,微波发生器的功率增加0.5kW，当第一饱水单元中的富油煤体煤样加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后启动所述水冷单元向所述第一饱水单元中的富油煤体煤样内注水，当所述第一饱水单元中的富油煤体煤样水冷10s后，关闭所述水冷单元；将所述第一饱水单元中的富油煤体煤样取出，待所述第一饱水单元中的富油煤体煤样冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第一饱水单元中的富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一饱水单元中的富油煤体煤样内的波速v1；
步骤602、将所述第二饱水单元放置到所述载物台上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第二饱水单元中的富油煤体煤样上；先启动所述水冷单元向所述第二饱水单元中的富油煤体煤样内注水，当所述第二饱水单元中的富油煤体煤样水冷10s后，关闭所述水冷单元；再启动微波发生器，对所述第二饱水单元中的富油煤体煤样进行加热，每隔半分钟,微波发生器的功率增加0.5kW，当第二饱水单元中的富油煤体煤样加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后将所述第二饱水单元中的富油煤体煤样取出，待所述第二饱水单元中的富油煤体煤样冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第二饱水单元中的富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到所述第二饱水单元中的富油煤体煤样内的波速v2；
步骤603、将所述第三饱水单元放置到所述载物台上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第三饱水单元中的富油煤体煤样上；启动微波发生器，对所述第三饱水单元中的富油煤体煤样进行加热，每隔半分钟,微波发生器的功率增加0.5kW，同时启动所述水冷单元，每隔半分钟,向所述第三饱水单元中的富油煤体煤样内注水10s，当第三饱水单元中的富油煤体煤样加热3分钟时间后，同时关闭所述微波裂解单元和所述水冷单元；将所述第三饱水单元中的富油煤体煤样取出，待所述第三饱水单元中的富油煤体煤样冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第三饱水单元中的富油煤体煤样进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一饱水单元中的富油煤体煤样内的波速v3；
步骤七、分析煤样：根据裂隙损伤公式
或
比较步骤五和步骤六中各个富油煤体煤样的裂隙情况；其中，Dc1代表干燥实验组中富油煤体煤样的微裂隙损伤因子，Dc2代表饱水实验组中富油煤体煤样的微裂隙损伤因子，V1、V2和V3可统称为Vi，v1、v2和v3可统称为vi，i为1、2或3。
上述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，其特征在于：步骤二、步骤五和步骤六中，利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样进行检测时，需将所述非金属声波监测仪的两个检测端按压在所述富油煤体煤样的相对布设的两个侧面上，直至所述非金属声波监测仪上显示出稳定波形。
上述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，其特征在于：步骤501、步骤502、步骤503、步骤601、步骤602、以及步骤603中，利用钻孔机从实验舱一侧的通孔内插入，在所述富油煤体煤样上水平钻设一个插装孔；将所述微波导管的一端和所述冷却水管的一端分别从所述插装孔的两侧插入，且所述微波导管插入所述插装孔内的端部和所述冷却水管插入所述插装孔内的端部之间的距离范围为0.4m～0.8m；在所述微波导管延伸至所述实验舱外侧的端部上安装微波发生器，在所述冷却水管延伸至所述实验舱外侧的端部上安装冷却水箱。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在实验舱内实现了实验室模拟井下高温高压环境微波加热富油煤体煤样，结合微波裂解单元和水冷单元，探究了微波与水交互作用下对于富油煤体煤样的热解效果和强度劣化机理。
2、本发明通过在所述实验舱的内侧壁上设置双加热头，保证了实验开始前实验舱内的温度达到井下实际温度，为模拟井下环境提供了保障。
3、本发明利用抽真空组件将所述实验舱内抽成真空，将实验舱打造为密封和无氧环境，避免富油煤体煤样在微波辐射时自燃。
4、本发明利用加压注气结构向实验舱内注入氮气，使得实验舱内近似处于井下高压环境，保证了实验开始前实验舱内的压力达到井下实际压力，为模拟井下环境提供了保障。
5、本发明利用水冷单元在实验过程中间歇释放冷水，使得富油煤体煤样冷热交替，裂隙网路更为分散，煤岩强度劣化趋势明显。
综上所述，本发明在实验舱内实现了实验室模拟井下高温高压环境微波加热富油煤体煤样，结合微波裂解单元和水冷单元，探究了微波与水交互作用下对于富油煤体煤样的热解效果和强度劣化机理。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路原理框图。
图3为本发明方法的流程框图。
附图标记说明:
1—实验舱； 2—载物台； 3—废水收集箱；
4—加热头； 5—压力传感器； 6—温度传感器；
8—控制器； 9—加压注气泵； 10—注气管；
11—真空泵； 12—连接管； 13—微波发生器；
14—微波护管； 15—富油煤体煤样； 16—冷却水箱；
17—冷却水管。
具体实施方式
如图1和图2所示的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，包括实验舱1、设置在所述实验舱1的一侧且与所述实验舱1连通的微波裂解单元、以及设置在所述实验舱1的另一侧且与所述实验舱1连通的水冷单元；
所述实验舱1内设置有承载富油煤体煤样15的载物台2，所述载物台2水平布设在所述实验舱1的底部；所述实验舱1的内侧壁上设置有两个加热头4，两个所述加热头4对称布设在所述实验舱1相对布设的两个内侧壁上；所述实验舱1内设置有压力传感器5和温度传感器6，所述压力传感器5和温度传感器6均布设在所述实验舱1的顶面上，所述压力传感器5的信号输出端和温度传感器6的信号输出端均与控制器8的信号输入端连接；
所述实验舱1上连接有加压注气结构和抽真空组件；
所述载物台2为云母垫台；所述实验舱1内设置有废水收集箱3，所述废水收集箱3水平设置在所述载物台2的底部，所述废水收集箱3的横截面积大于所述载物台2的横截面积；
所述微波裂解单元包括设置在所述实验舱1外侧的微波发生器13，所述微波发生器13通过微波导管和所述实验舱1内的富油煤体煤样15连接，所述微波导管的外侧设置有微波护管14；
所述水冷单元包括设置在所述实验舱1外侧的冷却水箱16，所述冷却水箱16通过冷却水管17和所述实验舱1内的富油煤体煤样15连接。
实际使用时，本发明在实验舱1内实现了实验室模拟井下高温高压环境微波加热富油煤体煤样15，结合微波裂解单元和水冷单元，探究了微波与水交互作用下对于富油煤体煤样15的热解效果和强度劣化机理。
本发明通过在所述实验舱1的内侧壁上设置双加热头4，保证了实验开始前实验舱1内的温度达到井下实际温度，为模拟井下环境提供了保障。
本发明利用抽真空组件将所述实验舱1内抽成真空，将实验舱打造为密封和无氧环境，避免富油煤体煤样15在微波辐射时自燃。
本发明利用加压注气结构向实验舱1内注入氮气，使得实验舱内近似处于井下高压环境，保证了实验开始前实验舱1内的压力达到井下实际压力，为模拟井下环境提供了保障。
本发明利用水冷单元在实验过程中间歇释放冷水，使得富油煤体煤样15冷热交替，裂隙网路更为分散，煤岩强度劣化趋势明显。
需要说明的是，所述实验舱1上开设有舱门，供富油煤体煤样15的放入和取出。所述实验舱1上还开设有供所述微波导管和所述冷却水管17穿过的通孔。为了保证所述实验舱1的高温高压环境，在后续安装好所述微波裂解单元和所述水冷单元后，通孔可利用电焊、密封圈密封等方式进行密封。
特别的，所述压力传感器5选取的是欧米茄DPGM409-350HG、温度传感器6选取的是众测传感器磁吸式NTC热敏电阻ZC-NTC-08；为了更全面的模拟实际井下的工况环境，可在所述实验舱1内安装湿度传感器，所述湿度传感器选取的是欧米茄HX71-MA，利用湿度传感器对实验舱1内的湿度进行测量，使实验舱1内的湿度维持在80％。
实际使用时，所述水冷单元注入所述富油煤体煤样15内的冷却水流经所述富油煤体煤样15后溢出，溢出的冷却水流入富油煤体煤样15下方的废水收集箱3内，防止多余的水在实验舱内随意流动，影响实验结果；也避免水资源的浪费。为了方便溢出的水流入所述废水收集箱3内，可在所述废水收集箱3内的顶面上开设多个漏水孔，溢出的水通过漏水孔进入到所述废水收集箱3内。所述废水收集箱3的横截面积大于所述载物台2的横截面积，可确保溢出的水均能流入所述废水收集箱3内。另外，为了确保溢出的水不会在实验舱1内乱流，可在所述废水收集箱3的四周开设凹槽，确保溢出的水不会从废水收集箱3的四周流到实验舱1内。
如图1所示，本实施例中，所述加压注气结构包括设置在所述实验舱1外侧且与所述实验舱1连接的加压注气泵9，所述加压注气泵9和所述实验舱1通过注气管10连接；所述注气管10的一端连接在所述加压注气泵9上，所述注气管10的另一端连接在所述实验舱1的注气口上。
如图1所示，本实施例中，所述抽真空组件包括设置在所述实验舱1外侧且与所述实验舱1连接的真空泵11，所述真空泵11和所述实验舱1通过连接管12连接，所述连接管12的一端连接在所述真空泵11上，所述连接管12的另一端连接在所述实验舱1的抽气口上。
如图1所示，本实施例中，所述富油煤体煤样15上开设有插装孔，所述冷却水管17通过插装孔的一端延伸至所述富油煤体煤样15内；所述微波导管通过插装孔的另一端延伸至所述富油煤体煤样15内。
如图1、图2和图3所示的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、煤样制备并分类：利用切割机将待实验的富油煤体切割成多个结构尺寸均相同的立方体结构的富油煤体煤样15，所述富油煤体煤样15均是长为1m，宽为1m，高为1m的立方体煤样；将多个所述富油煤体煤样15均分为两组，一组为干燥实验组，另一组为饱水实验组；
步骤二、煤样初步处理，过程如下：
步骤201、启动实验舱1内的加热头4，对实验舱1内进行加热，当温度传感器6检测到实验舱1内的温度达到80℃后，停止加热并维持所述实验舱1内的温度；将所述干燥实验组中的富油煤体煤样15放置在实验舱1内的载物台2上，在载物台2上静置24小时后，关闭加热头4，待温度传感器6检测到实验舱1内的温度降至室温后，将富油煤体煤样15取出，并利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到在干燥情况下富油煤体煤样15内的波速Va；
步骤202、将所述饱水实验组中的富油煤体煤样15放入水槽中，先向水槽内注入1/4m高的水浸泡富油煤体煤样15，两小时后继续向水槽内注水，使水槽内水的高度达到1/2m，继续浸泡富油煤体煤样15，两小时后接着向水槽内注水，使水槽内水的高度达到3/4m，继续浸泡富油煤体煤样15，两小时后再向水槽内注水，使水槽内水的高度达到1m，浸没富油煤体煤样15，富油煤体煤样15在水槽内继续浸泡48小时后，取出富油煤体煤样15，并将富油煤体煤样15的表面水分擦干，利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到在饱水情况下富油煤体煤样15内的波速va；
步骤三、调节实验舱环境，过程如下：
步骤301、启动真空泵11，将所述实验舱1内的空气抽出，在所述实验舱1内形成真空环境；
步骤302、启动加压注气泵9，向所述实验舱1内注入氮气，利用压力传感器5对真空泵实验舱1内的压力进行检测，当压力传感器5检测到实验舱1内的压力达到实验压力后，停止加压并维持所述实验舱1内的压力；
步骤303、启动实验舱1内的加热头4，对实验舱1内进行加热，当温度传感器6检测到实验舱1内的温度达到实验温度后，停止加热并维持所述实验舱1内的温度；
步骤四、分组：将所述干燥实验组中的富油煤体煤样15均分为三组，三组分别为第一干燥单元、第二干燥单元、以及第三干燥单元；将所述饱水实验组中的富油煤体煤样15均分为三组，三组分别为第一饱水单元、第二饱水单元、以及第三饱水单元；
步骤五、裂解干燥实验组的煤样，过程如下：
步骤501、将所述第一干燥单元放置到所述载物台2上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15上；再启动微波发生器13，对所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15进行加热，每隔半分钟,微波发生器13的功率增加0.5kW，当第一干燥单元中的富油煤体煤样15加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；接着启动所述水冷单元向所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15内注水，当所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15水冷10s后，关闭所述水冷单元；将所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15取出，待所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一干燥单元中的富油煤体煤样15内的波速V1；
步骤502、将所述第二干燥单元放置到所述载物台2上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15上；先启动所述水冷单元向所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15内注水，当所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15水冷10s后，关闭所述水冷单元；再启动微波发生器13，对所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15进行加热，每隔半分钟,微波发生器13的功率增加0.5kW，当第二干燥单元中的富油煤体煤样15加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后将所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15取出，待所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到所述第二干燥单元中的富油煤体煤样15内的波速V2；
步骤503、将所述第三干燥单元放置到所述载物台2上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15上；启动微波发生器13，对所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15进行加热，每隔半分钟,微波发生器13的功率增加0.5kW，同时启动所述水冷单元，每隔半分钟,向所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15内注水10s，当第三干燥单元中的富油煤体煤样15加热3分钟时间后，同时关闭所述微波裂解单元和所述水冷单元；将所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15取出，待所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到所述第三干燥单元中的富油煤体煤样15内的波速V3；
步骤六、裂解饱水实验组的煤样，过程如下：
步骤601、将所述第一饱水单元放置到所述载物台2上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15上；再启动微波发生器13，对所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15进行加热，每隔半分钟,微波发生器13的功率增加0.5kW，当第一饱水单元中的富油煤体煤样15加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后启动所述水冷单元向所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15内注水，当所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15水冷10s后，关闭所述水冷单元；将所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15取出，待所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15内的波速v1；
步骤602、将所述第二饱水单元放置到所述载物台2上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15上；先启动所述水冷单元向所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15内注水，当所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15水冷10s后，关闭所述水冷单元；再启动微波发生器13，对所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15进行加热，每隔半分钟,微波发生器13的功率增加0.5kW，当第二饱水单元中的富油煤体煤样15加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后将所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15取出，待所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到所述第二饱水单元中的富油煤体煤样15内的波速v2；
步骤603、将所述第三饱水单元放置到所述载物台2上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第三饱水单元中的富油煤体煤样15上；启动微波发生器13，对所述第三饱水单元中的富油煤体煤样15进行加热，每隔半分钟,微波发生器13的功率增加0.5kW，同时启动所述水冷单元，每隔半分钟,向所述第三饱水单元中的富油煤体煤样15内注水10s，当第三饱水单元中的富油煤体煤样15加热3分钟时间后，同时关闭所述微波裂解单元和所述水冷单元；将所述第三饱水单元中的富油煤体煤样15取出，待所述第三饱水单元中的富油煤体煤样15冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第三饱水单元中的富油煤体煤样15进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一饱水单元中的富油煤体煤样15内的波速v3；
步骤七、分析煤样：根据裂隙损伤公式
或
比较步骤五和步骤六中各个富油煤体煤样15的裂隙情况；其中，Dc1代表干燥实验组中富油煤体煤样的微裂隙损伤因子，Dc2代表饱水实验组中富油煤体煤样的微裂隙损伤因子，V1、V2和V3可统称为Vi，v1、v2和v3可统称为vi，i为1、2或3。
步骤二中，分组后的富油煤体煤样15一部分进行干燥处理，一部分进行饱水处理，是为了在实验前得知水对富油煤体煤样15有无裂化、破坏效果。在后续步骤五和步骤六中在引入微波后，我们可以较为直接的看到在干燥条件下，单纯微波照射，对富油煤体煤样15的破坏程度和效果；进一步在饱水状态下，可以探究微波与水交互作用关系，交互作用对富油煤体煤样15的破坏程度和效果是否强于两者单独作用下的破坏程度和效果。起到比较的作用，更有利于分析富油煤体煤样15的裂解。
步骤202中，对富油煤体煤样15进行饱水实验时，需将富油煤体煤样15放在一个实验水槽中，水槽的尺寸大于所述富油煤体煤样15的尺寸。
需要说明的是，以超声波波速等宏观变量来表征富油煤体煤样15的内部损伤程度最为便捷。煤岩体裂隙发育变化会影响改变煤岩体的超声波波速在先前的研究与实验中已经被发现并证实。超声波波速主要受到煤样试件内部裂隙发育情况的影响，试件越致密，则波速越大，反之试件内部裂隙越发育，则波速越小。利用所述非金属声波监测仪测出经过各种裂解条件下的富油煤体煤样15的波速，利用波速对富油煤体煤样15的裂解情况进行分析。
特别的，不管是对所述干燥实验组还是所述饱水实验组进行裂解分析时，均为三种情况，一个是先微波再水冷，一个是先水冷在微波，最后一个是微波和水冷同时进行；利用冷却水是为了使富油煤体煤样15的插装孔内含有自由水，水是介电常数较高的物质，在插装孔内有自由水，再利用微波加热，和插装孔内没有自由水的情况下进行加热，二者进行比较得出最佳的裂解效果。
实际使用时，综合煤矿井下实际环境可知，井下高温高压环境下温度范围为25℃～40℃；井下压力范围为2Mpa～10Mpa；因此在步骤302和步骤303中，所述实验舱1内进行实验时，所述实验压力可选取为5Mpa，所述实验温度可选取为30℃。步骤七中，Dc1和Dc2越大，裂隙越明显。
本实施例中，步骤二、步骤五和步骤六中，利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样15进行检测时，需将所述非金属声波监测仪的两个检测端按压在所述富油煤体煤样15的相对布设的两个侧面上，直至所述非金属声波监测仪上显示出稳定波形。
本实施例中，步骤501、步骤502、步骤503、步骤601、步骤602、以及步骤603中，利用钻孔机从实验舱1一侧的通孔内插入，在所述富油煤体煤样15上水平钻设一个插装孔；将所述微波导管的一端和所述冷却水管17的一端分别从所述插装孔的两侧插入，且所述微波导管插入所述插装孔内的端部和所述冷却水管17插入所述插装孔内的端部之间的距离范围为0.4m～0.8m；在所述微波导管延伸至所述实验舱1外侧的端部上安装微波发生器13，在所述冷却水管17延伸至所述实验舱1外侧的端部上安装冷却水箱16。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：包括实验舱(1)、设置在所述实验舱(1)的一侧且与所述实验舱(1)连通的微波裂解单元、以及设置在所述实验舱(1)的另一侧且与所述实验舱(1)连通的水冷单元；
所述实验舱(1)内设置有承载富油煤体煤样(15)的载物台(2)，所述载物台(2)水平布设在所述实验舱(1)的底部；所述实验舱(1)的内侧壁上设置有两个加热头(4)，两个所述加热头(4)对称布设在所述实验舱(1)相对布设的两个内侧壁上；所述实验舱(1)内设置有压力传感器(5)和温度传感器(6)，所述压力传感器(5)和温度传感器(6)均布设在所述实验舱(1)的顶面上，所述压力传感器(5)的信号输出端和温度传感器(6)的信号输出端均与控制器(8)的信号输入端连接；
所述实验舱(1)上连接有加压注气结构和抽真空组件；
所述载物台(2)为云母垫台；所述实验舱(1)内设置有废水收集箱(3)，所述废水收集箱(3)水平设置在所述载物台(2)的底部，所述废水收集箱(3)的横截面积大于所述载物台(2)的横截面积；
所述微波裂解单元包括设置在所述实验舱(1)外侧的微波发生器(13)，所述微波发生器(13)通过微波导管和所述实验舱(1)内的富油煤体煤样(15)连接，所述微波导管的外侧设置有微波护管(14)；
所述水冷单元包括设置在所述实验舱(1)外侧的冷却水箱(16)，所述冷却水箱(16)通过冷却水管(17)和所述实验舱(1)内的富油煤体煤样(15)连接。
2.根据权利要求1所述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：所述加压注气结构包括设置在所述实验舱(1)外侧且与所述实验舱(1)连接的加压注气泵(9)，所述加压注气泵(9)和所述实验舱(1)通过注气管(10)连接；所述注气管(10)的一端连接在所述加压注气泵(9)上，所述注气管(10)的另一端连接在所述实验舱(1)的注气口上。
3.根据权利要求1所述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：所述抽真空组件包括设置在所述实验舱(1)外侧且与所述实验舱(1)连接的真空泵(11)，所述真空泵(11)和所述实验舱(1)通过连接管(12)连接，所述连接管(12)的一端连接在所述真空泵(11)上，所述连接管(12)的另一端连接在所述实验舱(1)的抽气口上。
4.根据权利要求1所述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置，其特征在于：所述富油煤体煤样(15)上开设有插装孔，所述冷却水管(17)通过插装孔的一端延伸至所述富油煤体煤样(15)内；所述微波导管通过插装孔的另一端延伸至所述富油煤体煤样(15)内。
5.根据权利要求1所述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、煤样制备并分类：利用切割机将待实验的富油煤体切割成多个结构尺寸均相同的立方体结构的富油煤体煤样(15)，所述富油煤体煤样(15)均是长为1m，宽为1m，高为1m的立方体煤样；将多个所述富油煤体煤样(15)均分为两组，一组为干燥实验组，另一组为饱水实验组；
步骤二、煤样初步处理，过程如下：
步骤201、启动实验舱(1)内的加热头(4)，对实验舱(1)内进行加热，当温度传感器(6)检测到实验舱(1)内的温度达到80℃后，停止加热并维持所述实验舱(1)内的温度；将所述干燥实验组中的富油煤体煤样(15)放置在实验舱(1)内的载物台(2)上，在载物台(2)上静置24小时后，关闭加热头(4)，待温度传感器(6)检测到实验舱(1)内的温度降至室温后，将富油煤体煤样(15)取出，并利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到在干燥情况下富油煤体煤样(15)内的波速Va；
步骤202、将所述饱水实验组中的富油煤体煤样(15)放入水槽中，先向水槽内注入1/4m高的水浸泡富油煤体煤样(15)，两小时后继续向水槽内注水，使水槽内水的高度达到1/2m，继续浸泡富油煤体煤样(15)，两小时后接着向水槽内注水，使水槽内水的高度达到3/4m，继续浸泡富油煤体煤样(15)，两小时后再向水槽内注水，使水槽内水的高度达到1m，浸没富油煤体煤样(15)，富油煤体煤样(15)在水槽内继续浸泡48小时后，取出富油煤体煤样(15)，并将富油煤体煤样(15)的表面水分擦干，利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到在饱水情况下富油煤体煤样(15)内的波速va；
步骤三、调节实验舱环境，过程如下：
步骤301、启动真空泵(11)，将所述实验舱(1)内的空气抽出，在所述实验舱(1)内形成真空环境；
步骤302、启动加压注气泵(9)，向所述实验舱(1)内注入氮气，利用压力传感器(5)对真空泵实验舱(1)内的压力进行检测，当压力传感器(5)检测到实验舱(1)内的压力达到实验压力后，停止加压并维持所述实验舱(1)内的压力；
步骤303、启动实验舱(1)内的加热头(4)，对实验舱(1)内进行加热，当温度传感器(6)检测到实验舱(1)内的温度达到实验温度后，停止加热并维持所述实验舱(1)内的温度；
步骤四、分组：将所述干燥实验组中的富油煤体煤样(15)均分为三组，三组分别为第一干燥单元、第二干燥单元、以及第三干燥单元；将所述饱水实验组中的富油煤体煤样(15)均分为三组，三组分别为第一饱水单元、第二饱水单元、以及第三饱水单元；
步骤五、裂解干燥实验组的煤样，过程如下：
步骤501、将所述第一干燥单元放置到所述载物台(2)上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)上；再启动微波发生器(13)，对所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)进行加热，每隔半分钟,微波发生器(13)的功率增加0.5kW，当第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；接着启动所述水冷单元向所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)内注水，当所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)水冷10s后，关闭所述水冷单元；将所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)取出，待所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一干燥单元中的富油煤体煤样(15)内的波速V1；
步骤502、将所述第二干燥单元放置到所述载物台(2)上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)上；先启动所述水冷单元向所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)内注水，当所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)水冷10s后，关闭所述水冷单元；再启动微波发生器(13)，对所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)进行加热，每隔半分钟,微波发生器(13)的功率增加0.5kW，当第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后将所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)取出，待所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到所述第二干燥单元中的富油煤体煤样(15)内的波速V2；
步骤503、将所述第三干燥单元放置到所述载物台(2)上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)上；启动微波发生器(13)，对所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)进行加热，每隔半分钟,微波发生器(13)的功率增加0.5kW，同时启动所述水冷单元，每隔半分钟,向所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)内注水10s，当第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)加热3分钟时间后，同时关闭所述微波裂解单元和所述水冷单元；将所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)取出，待所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到所述第三干燥单元中的富油煤体煤样(15)内的波速V3；
步骤六、裂解饱水实验组的煤样，过程如下：
步骤601、将所述第一饱水单元放置到所述载物台(2)上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)上；再启动微波发生器(13)，对所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)进行加热，每隔半分钟,微波发生器(13)的功率增加0.5kW，当第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后启动所述水冷单元向所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)内注水，当所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)水冷10s后，关闭所述水冷单元；将所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)取出，待所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)内的波速v1；
步骤602、将所述第二饱水单元放置到所述载物台(2)上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)上；先启动所述水冷单元向所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)内注水，当所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)水冷10s后，关闭所述水冷单元；再启动微波发生器(13)，对所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)进行加热，每隔半分钟,微波发生器(13)的功率增加0.5kW，当第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)加热3分钟时间后，关闭所述微波裂解单元；最后将所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)取出，待所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到所述第二饱水单元中的富油煤体煤样(15)内的波速v2；
步骤603、将所述第三饱水单元放置到所述载物台(2)上，将所述微波裂解单元和所述水冷单元连接在所述第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)上；启动微波发生器(13)，对所述第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)进行加热，每隔半分钟,微波发生器(13)的功率增加0.5kW，同时启动所述水冷单元，每隔半分钟,向所述第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)内注水10s，当第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)加热3分钟时间后，同时关闭所述微波裂解单元和所述水冷单元；将所述第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)取出，待所述第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)冷却至室温后，利用非金属声波监测仪对所述第三饱水单元中的富油煤体煤样(15)进行多次波速测定并取平均值，得到所述第一饱水单元中的富油煤体煤样(15)内的波速v3；
步骤七、分析煤样：根据裂隙损伤公式
或
比较步骤五和步骤六中各个富油煤体煤样(15)的裂隙情况；其中，Dc1代表干燥实验组中富油煤体煤样的微裂隙损伤因子，Dc2代表饱水实验组中富油煤体煤样的微裂隙损伤因子，V1、V2和V3可统称为Vi，v1、v2和v3可统称为vi，i为1、2或3。
6.根据权利要求5所述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，其特征在于：步骤二、步骤五和步骤六中，利用非金属声波监测仪对富油煤体煤样(15)进行检测时，需将所述非金属声波监测仪的两个检测端按压在所述富油煤体煤样(15)的相对布设的两个侧面上，直至所述非金属声波监测仪上显示出稳定波形。
7.根据权利要求5所述的基于微波与水交互作用下裂解富油煤体的装置对富油煤体进行裂解的方法，其特征在于：步骤501、步骤502、步骤503、步骤601、步骤602、以及步骤603中，利用钻孔机从实验舱(1)一侧的通孔内插入，在所述富油煤体煤样(15)上水平钻设一个插装孔；将所述微波导管的一端和所述冷却水管(17)的一端分别从所述插装孔的两侧插入，且所述微波导管插入所述插装孔内的端部和所述冷却水管(17)插入所述插装孔内的端部之间的距离范围为0.4m～0.8m；在所述微波导管延伸至所述实验舱(1)外侧的端部上安装微波发生器(13)，在所述冷却水管(17)延伸至所述实验舱(1)外侧的端部上安装冷却水箱(16)。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103113903A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-05-22 | 湖南省中晟热能科技有限公司 | 一种有机物质微波热裂解装置 |
| CN206736171U (zh) * | 2017-05-14 | 2017-12-12 | 山西高碳能源低碳化利用研究设计院有限公司 | 微波热解试验装置 |
| US20180045683A1 (en) * | 2016-08-11 | 2018-02-15 | Chesapeake Energy Corporation | Three-dimensional ultrasonic wave velocity test system |
| CN109323974A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-12 | 重庆大学 | 一种多场耦合可控冲击波致裂含瓦斯煤体的实验方法 |
| CN113156079A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-23 | 西安科技大学 | 一种液氮浸没煤样裂纹时空演化及力学参数测试实验装置 |
| CN113418852A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-21 | 西安科技大学 | 超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置及方法 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103113903A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-05-22 | 湖南省中晟热能科技有限公司 | 一种有机物质微波热裂解装置 |
| US20180045683A1 (en) * | 2016-08-11 | 2018-02-15 | Chesapeake Energy Corporation | Three-dimensional ultrasonic wave velocity test system |
| CN206736171U (zh) * | 2017-05-14 | 2017-12-12 | 山西高碳能源低碳化利用研究设计院有限公司 | 微波热解试验装置 |
| CN109323974A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-02-12 | 重庆大学 | 一种多场耦合可控冲击波致裂含瓦斯煤体的实验方法 |
| CN113156079A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-23 | 西安科技大学 | 一种液氮浸没煤样裂纹时空演化及力学参数测试实验装置 |
| CN113418852A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-21 | 西安科技大学 | 超声波脉冲致裂含瓦斯煤体渗流实验装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 曹轩: "微波热循环作用对含水煤体的致裂增透特性研究" * |
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