[发明专利]一种采空区遗煤多气体竞争吸附测试装置及其使用方法

说明书

本发明属于煤的吸附解吸技术领域，具体公开了一种采空区遗煤多气体竞争吸附测试装置及使用方法，该装置包括煤样处理单元、气体收集单元、混气单元、体积计量单元、尾气处理单元和气体分析单元，煤样处理单元通过气体管道与气体收集单元、混气单元、体积计量单元、尾气处理单元和所述气体分析单元连接。本发明通过混气单元与尾气处理单元和煤样处理单元配合，使煤样能够对多元气体进行充分饱合吸附，从而对于精确测量多元气体含量及多元气体中单一气体的的比例提供了有力支撑，对研究煤自燃机理具有重要意义。

技术领域

本发明涉及矿井下煤的吸附解吸技术领域，具体涉及一种采空区遗煤多气体竞争吸附测试装置及其使用方法。

背景技术

采空区内具有自燃倾向性的遗煤与氧反应产生热量，当产生的热量大于散失的热量，煤的温度就会升高，煤的温度越高，煤与氧气的反应越剧烈，最终导致煤自燃。采空区煤自燃过程中会产生CO₂、CO、C₂H₄、C₂H₂等气体，这些气体的产生会对煤的自燃氧化产生影响。这是因为煤是天然的吸附剂，对以上气体具有吸附性，这些气体的参与会影响煤的氧化特性。因此，研究煤对多元气体的吸附，对研究煤的自然机理具有重要意义。

在煤对多元气体的竞争吸附方面，众多学者进行了相关研究。专利（ZL201810412109.4）提供了一种煤自燃过程中对多组分气体吸附解吸特性的测定装置，该装置可以分析煤中原生气体以及煤自燃产生气体的成分，判断煤对自燃气体的吸附情况；但是在该装置中，自燃气体经过煤样后，却无法判断煤样是否处于充分吸附饱和状态，进而在分析煤对自燃气体的吸附量上产生偏差。由此可见，该实验装置还不能完全实现对采空区遗煤吸附量的准确测试。

发明内容

针对现有技术中存在的难以准确测定煤对自燃气体吸附量的问题，本发明的目的是提供一种采空区遗煤多气体竞争吸附测试装置及其使用方法，该装置及使用方法可以准确测试煤对多元气体的吸附量，这对研究煤的自然机理具有重要意义。

为实现上述目的，一方面，本发明公开了一种采空区遗煤多气体竞争吸附测试装置，包括煤样处理单元、气体收集单元、混气单元、体积计量单元、尾气处理单元和气体分析单元，所述煤样处理单元通过气体管道与所述气体收集单元、所述混气单元、所述体积计量单元、所述尾气处理单元和所述气体分析单元连接；其中：

所述煤样处理单元包括煤样罐、电机、破碎叶轮、加热套；所述破碎叶轮置于煤样罐内，用于对煤样进行破碎；所述破碎叶轮上方连接有电机，所述加热套包裹在所述煤样罐的外侧，所述煤样罐的下部设置有一个进气通道，上部设置有两个出气通道；

所述气体收集单元包括依次设置且相互通过集气管连通的隔膜泵、量筒、以及通过排水管连通的烧杯；

所述体积计量单元包括参比罐和氦气，所述煤样罐通过上部的一个出气通道通过连通管与所述参比罐相连通，所述参比罐通过计量管与所述氦气相连通，所述煤样罐与参比罐之间设置有计量管阀门一；所述参比罐与氦气之间设置第二压力表和计量管阀门二。

所述混气单元包括混气仪和吸附气体；所述混气仪与吸附气体之间通过进气管连通，所述进气管上设置有进气管阀门二；所述混气仪通过气体管道与煤样罐的下部进气通道连通；所述混气仪与煤样罐之间依次设置有加压阀、流量计和进气管阀门一；

所述尾气处理单元包括酒精灯、碱性溶液、干燥剂；所述煤样罐通过上部的另一个出气通道通过出气管与所述干燥剂、所述碱性溶液、所述酒精灯依次连通，所述煤样罐与所述干燥剂之间设置有出气管阀门一；

所述气体分析单元包括依次设置并用数据线连接的数据采集仪、电脑、气相色谱仪；所述煤样罐通过下部的进气通道通过分析管与所述气相色谱仪连通；所述煤样罐下部的进气通道与所述气相色谱仪之间依次设置第一压力表和分析管阀门二；所述煤样罐上部的出气通道与所述气相色谱仪之间的气体管道上依次设置出气管阀门二和分析管阀门一。