CN212059783U - 一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，包括、计量泵、注液泵、增压泵、消声止回阀、抽流风机、煤粉室、分流筛板、一级筛板、二级筛板、甲烷气瓶、导气管、活性炭过滤板、甲烷吸附剂层、喷淋室、数据采集箱、数据分析器、温度传感器、甲烷传感器、风速传感器、压力传感器。本实用新型与现有技术相比的优点在于：通过该实验装置可以实时的监测瓦斯浓度在不同表面活性剂作用下的变化，另外根据不同的实验方案，可以在不同的角度研究表面活性剂，为以后对表面活性剂的多方位研究提供了平台。

Description

一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置

技术领域

本实用新型涉及矿井实验装置领域，具体是指一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置。

背景技术

我国是一个煤炭资源大国，也是煤炭消费大国，随着开采活动的进行，煤炭资源的深部开采已经成为新常态，而深部埋藏煤层瓦斯赋存丰富，同时瓦斯灾害也更加严重。据统计，我国高瓦斯矿井和由瓦斯突出危险的矿井占到了全国矿井总量的30％，重、特大瓦斯事故的高发频率并没有得到根本性的解决，这将严重阻我国安全生产工作的顺利进行。因此，煤矿瓦斯安全高效治理，势在必行。

煤体瓦斯的解吸特性影响着瓦斯的运移，水分是影响煤体瓦斯解吸特性的一个因素，在水中添加表面活性剂，通过研究不同性质外液对煤与瓦斯突出防治效果的影响，发现表面活性剂溶液可以提高水对煤体的渗透浸润作用，进而影响煤体对瓦斯的吸附作用。

本实验设备通过对矿井巷道工作环境的模拟，并喷入配置好的表面活性剂，在箱体内部对各点瓦斯浓度进行测量，以此来分析表面活性剂的作用效果。并且本实验装置可以根据实验者不同的实验需求，制定各种实验方案对表面活性剂的作用效果进行研究，为矿井应用表面活性剂进行瓦斯治理提供科学依据和理论基础。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，通过抽流风机吹扬送入柜体煤粉，使其均匀分布在柜体内部，来模拟煤矿井下工作面情况，并在柜体内洒表面活性剂，通过柜体内部的瓦斯传感器探头，将实时检测柜体内部瓦斯浓度变化，以此来比较不同表面活性剂的作用效果，还能根据个人需求制定不同的实验方案，分析煤体与瓦斯之间的吸附解吸规律，为高瓦斯矿井治理瓦斯提供科学依据和理论基础。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，包括表面活性剂喷洒系统、煤粉喷吹系统、注气系统、废气处理系统和数据采集处理系统，所述表面活性剂喷洒系统包括计量泵，所述计量泵的一侧设有注液泵，所述注液泵的一侧设有增压泵，所述计量泵、注液泵和增压泵通过管路连接，所述管路上设有消声止回阀，所述煤粉喷吹系统包括抽流风机，所述抽流风机上安装有煤粉室，所述煤粉室的端部安装有分流筛板，所述煤粉室和分流筛板之间分别安装有一级筛板和二级筛板，所述注气系统包括甲烷气瓶，所述甲烷气瓶上连接设有导气管，所述导气管一端连接甲烷气瓶，另一端连接煤粉室，所述废气处理系统包括活性炭过滤板，所述活性炭过滤板的一侧设有甲烷吸附剂层，所述数据采集处理系统包括喷淋室，所述喷淋室上连接设有数据采集箱，所述数据采集箱通过USB 连接数据分析器。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：通过该实验装置可以实时的监测瓦斯浓度在不同表面活性剂作用下的变化，另外根据不同的实验方案，可以在不同的角度研究表面活性剂，为以后对表面活性剂的多方位研究提供了平台。

作为改进，所述喷淋室外上分别设有温度传感器、甲烷传感器、风速传感器和压力传感器。

作为改进，所述活性炭过滤板为两层及以上，用于充分过滤煤粉。

作为改进，所述导气管中部设有分支，所述分支连接在喷淋室底部。

作为改进，所述喷淋室内部设有预设煤层。

附图说明

图1是一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置的结构示意图。

图2是一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置的喷淋室结构示意图。

如图所示：1、计量泵，2、注液泵，3、增压泵，4、消声止回阀，5、抽流风机，6、煤粉室，7、分流筛板，8、一级筛板，9、二级筛板，10、甲烷气瓶，11、导气管，12、活性炭过滤板，13、甲烷吸附剂层，14、喷淋室，15、数据采集箱，16、数据分析器，17、温度传感器，18、甲烷传感器，19、风速传感器，20、压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型在具体实施时，一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，包括表面活性剂喷洒系统、煤粉喷吹系统、注气系统、废气处理系统和数据采集处理系统，所述表面活性剂喷洒系统包括计量泵1，所述计量泵1的一侧设有注液泵2，所述注液泵2的一侧设有增压泵3，所述计量泵1、注液泵2和增压泵 3通过管路连接，所述管路上设有消声止回阀4，所述煤粉喷吹系统包括抽流风机5，所述抽流风机5上安装有煤粉室6，所述煤粉室6的端部安装有分流筛板7，所述煤粉室6和分流筛板7之间分别安装有一级筛板8和二级筛板9，所述注气系统包括甲烷气瓶10，所述甲烷气瓶10上连接设有导气管11，所述导气管11一端连接甲烷气瓶10，另一端连接煤粉室6，所述废气处理系统包括活性炭过滤板12，所述活性炭过滤板12的一侧设有甲烷吸附剂层13，所述数据采集处理系统包括喷淋室14，所述喷淋室14上连接设有数据采集箱15，所述数据采集箱15通过USB连接数据分析器16。

所述喷淋室外上分别设有温度传感器17、甲烷传感器18、风速传感器19和压力传感器20。

所述活性炭过滤板12为两层及以上，用于充分过滤煤粉。

所述导气管11中部设有分支，所述分支连接在喷淋室14底部。

所述喷淋室14内部设有预设煤层21。

本实用新型的工作原理：本实验装置主要由以下部分组成：表面活性剂喷洒系统、煤粉喷吹系统、注气系统、废气处理系统和数据采集处理系统。

表面活性剂喷洒系统由注液泵、增压泵、计量泵、塑料管、消声止回阀和喷嘴组成。表面活性剂通过注液泵、增压泵和计量泵向柜体中均匀喷洒表面活性剂，消声止回阀可以防止表面活性剂倒流。

煤粉喷吹系统由抽流风机、煤粉室、分级筛板、分流栅板组成。吹入煤粉粒径0～250微米，可以根据实验需要自由组合分级筛板；风管内部设置分流栅板，可以吹入柜体内的煤粉分布更加均匀。

注气系统由甲烷气瓶、导气管、阀门组成。实验开始前，如果有需要，可以预先给煤粉室内注气，使得煤粉室内煤粉吸附饱和；实验开始时，向喷淋室底部铺放的煤层内注气，通过渗流，甲烷气体由煤层传入柜体空气中，以此模拟工作面瓦斯涌入采空区。

废气处理系统由活性炭过滤板、甲烷吸附剂组成，活性炭过滤板可以有效除去从喷淋室内吹出的煤粉，甲烷吸附剂为固体颗粒状，能有效吸附系统内溢出甲烷气体。

数据采集处理系统由甲烷传感器、风速传感器、压力传感器、温度传感器、信号线、数据采集箱、USB 数据连接线、数据分析器组成。传感器在柜体内采集捕捉各种信号，经由信号线传给数据采集箱，最终将数据信号完整的显示在电脑上。其中在喷淋室内布置的传感器探头的位置和类型如上图所示。

为了更加真实模拟矿山工作面情况，在柜体下部铺设制备的煤层，由煤矸石和煤粒组成。也为了更好的仿真工作面瓦斯涌出现象，所以通过气瓶给柜体内的铺设煤层充气，通过渗流作用，使得注入甲烷气体涌出在柜体空气区。

具体技术方案如下。实验开始前，在煤粉室内放入制备好的煤粉试样，根据需要设置好分级筛，拉下分级筛前的挡板，封闭煤粉室，给煤粉室内注气30s，然后静置半小时，实验开始，开启数据采集系统。打开柜体内注气阀，打开抽流风机，开始喷吹煤粉，经过分流窄板的煤粉被均匀的吹入柜体。然后依次打开计量泵，注液泵，根据实验需要开启增压泵，表面活性剂被均匀的喷洒在柜体内部。此时传感器搜集到的信号统一传给信号搜集箱，最终显示在电脑上。根据搜集到的数据可以分析表面活性剂的作用效应。

实验装置通过上述过程可以根据设置变量实时监测柜体内的甲烷浓度、温度和风速，动态分析表面活性剂对煤体瓦斯解析吸附效应的影响。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，包括表面活性剂喷洒系统、煤粉喷吹系统、注气系统、废气处理系统和数据采集处理系统，其特征在于：所述表面活性剂喷洒系统包括计量泵(1)，所述计量泵(1)的一侧设有注液泵(2)，所述注液泵(2)的一侧设有增压泵(3)，所述计量泵(1)、注液泵(2)和增压泵(3)通过管路连接，所述管路上设有消声止回阀(4)，所述煤粉喷吹系统包括抽流风机(5)，所述抽流风机(5)上安装有煤粉室(6)，所述煤粉室(6)的端部安装有分流筛板(7)，所述煤粉室(6)和分流筛板(7)之间分别安装有一级筛板(8)和二级筛板(9)，所述注气系统包括甲烷气瓶(10)，所述甲烷气瓶(10)上连接设有导气管(11)，所述导气管(11)一端连接甲烷气瓶(10)，另一端连接煤粉室(6)，所述废气处理系统包括活性炭过滤板(12)，所述活性炭过滤板(12)的一侧设有甲烷吸附剂层(13)，所述数据采集处理系统包括喷淋室(14)，所述喷淋室(14)上连接设有数据采集箱(15)，所述数据采集箱(15)通过USB连接数据分析器(16)。

2.根据权利要求1所述的一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，其特征在于：所述喷淋室外上分别设有温度传感器(17)、甲烷传感器(18)、风速传感器(19)和压力传感器(20)。

3.根据权利要求1所述的一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，其特征在于：所述活性炭过滤板(12)为两层及以上，用于充分过滤煤粉。

4.根据权利要求1所述的一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，其特征在于：所述导气管(11)中部设有分支，所述分支连接在喷淋室(14)底部。

5.根据权利要求1所述的一种表面活性剂对瓦斯解吸效应的影响装置，其特征在于：所述喷淋室(14)内部设有预设煤层(21)。

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