[发明专利]一种海底天然气水合物二级破碎与流化的模拟实验装置及方法

说明书

本发明提供了一种海底天然气水合物二级破碎与流化的模拟实验装置及方法，该二级破碎与流化的模拟实验装置包括二级破碎管道、旋转动力组件、颗粒破碎刀组、落料组件、破碎颗粒回收装置、控制系统，其中旋转动力组件包括电机、旋转轴，所述颗粒破碎刀组通过平键连接在旋转动力组件的旋转轴上，旋转动力组件通过螺栓、螺母与颗粒破碎管道连接，颗粒破碎管道焊有圆转方法兰盘通过螺栓、螺母与落料组件连接，破碎颗粒回收装置放置在破碎管道出口处，所述控制系统连接、控制旋转动力组件的电机和落料组件。所述破碎方法通过控制系统调节旋转动力组件的转速和落料组件的落料速度，泵入循环水，下放料斗内的非预混颗粒，出口回收装置回收破碎颗粒。

技术领域

本发明涉及到海底天然气水合物开采技术领域，特别是一种模拟海底浅层非成岩水合物固态流化开采的二级破碎与流化的模拟实验装置及方法。

背景技术

天然气水合物又称为“可燃冰”，是一种高密度、高热值的非常规能源。据估计，全球天然气水合物的资源总量换算成甲烷气体约为（1.8～2.1）×10¹⁶m³，其碳含量相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等能源总储量的两倍。我国海洋天然气水合物资源前景十分广阔，据悉国土资源部研究者估算，仅南海天然气水合物的总资源量就达到了650亿吨油当量，约相当于我过陆上和近海石油天然气总资源量的一半。

目前，我国已在南海进行了两次天然气水合物出样，分析取样结果显示我国天然气水合物具有埋藏浅、胶结性差的特点，利用常规的热激、降压、注化学试剂等开采方法进行开采极易引发地质灾害与环境安全问题。有鉴于此，提出针对海底浅层天然气水合物的固态流化绿色开采方法并于2017年5月中旬，采用固态流化方法在南海神狐海域开始试采并成功点火。

固态流化方法是在不主动改变海底水合物矿层温度和压力的情况下，即避免水合物发生分解，以及由此引起的环境、地质灾害，直接将天然气水合物破碎成固体颗粒，通过密闭管道将天然气水合物颗粒与海水的混合物泵送至海面，而后再进行分离、分解、气化等处理。

天然气水合物二级破碎与流化的模拟实验装置是针对于采用海底采矿车初次破碎或淹没射流初次破碎的水合物胶结物的再次通过旋转冲击破碎细化，近一步促进胶结物中的可燃冰和泥沙解离。

作为一种新能源，天然气水合物的大量开采及输送也处于探索阶段，并且天然气水合物在常温常压下易分解为天然气，这显然给天然气水合物的开采探索造成了一定的难度，增加了实验成本。水合物替代物的出现可以在实验室常温常压的条件下探索水合物开采。海底天然气水合物二级破碎与流化的模拟实验装置旨在利用水合物代替物颗粒代替天然气水合物在实验室的常温常压条件下研究天然气水合物固态流化工艺中的二级破碎装置。模拟天然气水合物二级破碎装置降低了研究水合物二级破碎的实验成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑，可用天然气水合物代替物在室内模拟天然气水合物的二级破碎实验装置及实验方法。

本发明的一方面提供海底天然气水合物二级破碎与流化的模拟实验装置，所述天然气水合物二级破碎与流化的模拟实验装置包括二级破碎管道、旋转动力组件、颗粒破碎刀组、落料组件、破碎颗粒回收装置、控制系统，所述旋转动力组件与二级破碎管道一端封闭连接，旋转动力组件设有旋转轴，颗粒破碎刀组安装在旋转轴上，二级破碎管道另一端开有轴向垂直和水平出口，落料组件焊接在二级破碎管道轴向垂直出口的圆转方法兰盘封闭连接，二级破碎管道水平出口设有螺纹与T形连接件，控制系统连接旋转动力组件和落料组件。