[发明专利]一种原位煤体气体吸附量测试模拟装置

摘要

本发明涉及一种原位煤体气体吸附量测试模拟装置，包括原位煤体模拟系统、煤体注水系统、吸附平衡系统、吸附监测系统、数据采集与分析系统；原位煤体模拟系统中采用柱状煤体试验，通过围压加载器和轴压加载器模拟原位煤体所受的应力，通过煤体注水系统模拟原位煤体的含水量，以煤体对气体发生吸附过程中煤体应变的动态变化特征反应煤体对气体的吸附动力学过程，以煤体达到吸附平衡前后的时间节点为关键点，厘定煤体吸附作用引起的气体参考缸压力变化，通过改变煤体所受的模拟应力和含水量得出不同条件下煤体对气体的吸附量，不仅解决了常规容量法的不足之处，更为精确评估原位条件下煤体对气体的吸附能力提供了一种方法。

主权项

1.一种原位煤体气体吸附量测试模拟装置，其特征在于包括原位煤体模拟系统、煤体注水系统、吸附平衡系统、吸附监测系统、数据采集与分析系统；所述原位煤体模拟系统包括夹持器(11)、电加热器(12)、柱状煤体(13)、液压伺服系统；液压伺服系统包括液压泵(14)、围压加载器(15)、轴压加载器(16)；其中，电加热器(12)通过底座安装在夹持器(11)外表面并对夹持器(11)加热使夹持器内部温度达到预设温度；柱状煤体(13)置于夹持器(11)内，液压泵(14)通过液压管线(17)和溢流阀(18)与围压加载器(15)和轴压加载器(16)均连接，围压加载器(15)安装于夹持器(11)外表面，轴压加载器(16)安装于夹持器(11)左端；所述煤体注水系统包括储水箱(21)、设置于注水管线(5)的高压水泵(22)、水流阀门(23)、水压表(24)、水流量表(25)，储水箱(21)通过该注水管线(5)与夹持器(11)连接，高压水泵(22)、水流阀门(23)、水压表(24)、水流量表(25)在注水管线(5)上沿储水箱到夹持器的方向依次设置；所述吸附平衡系统包括夹持器出口阀门(31)、CH₄气瓶(32)、CO₂气瓶(33)、气体增压泵(34)、CH₄参考缸(35)、CO₂参考缸(36)、设置于CH₄气瓶(32)输出管线的第一阀门(37)、设置于CO₂气瓶(33)输出管线的第二阀门(38)、设置于真空泵(43)抽真空管线(3)的第三阀门(39)、设置于气体增压泵(34)出口的第四阀门(40)、第五阀门(41)、第六阀门(42)、真空泵(43)、CH₄参考缸进口阀门(44)、CH₄参考缸出口阀门(45)、CO₂参考缸进口阀门(46)、CO₂参考缸出口阀门(47)、第七阀门(48)、第八阀门(49)；其中，CH₄气瓶(32)、CO₂气瓶(33)均与气体增压泵(34)连接，真空泵(43)安装于CH₄气瓶(32)、CO₂气瓶(33)之后、气体增压泵(34)之前，CH₄参考缸(35)、CO₂参考缸(36)依次安装于气体增压泵(34)之后；真空泵(43)通过抽真空管线(3)与气体输送管线(1)连接；吸附监测系统包括安装于CH₄参考缸(35)入口端的第一气体压力表(51)、安装于CO₂参考缸(36)入口端的第二气体压力表(52)、第三气体压力表(53)、安装于CH₄参考缸(35)、CO₂参考缸(36)之后的气体压力自动跟踪器(54)、第一气体流量计(55)、第一应变片(56)、第二应变片(57)、第二气体流量计(58)；所述的第七阀门(48)、第八阀门(49)分别安装于气体压力自动跟踪器(54)两端；第七阀门(48)左端及第八阀门(49)右端还连接有一安装有第五阀门(41)的辅助管线(4)，辅助管线(4)与气体压力自动跟踪器(54)所在的气体输出管线(2)并联，第八阀门(49)之后的气体输出管线上依次安装有第三气体压力表(53)、第一气体流量计(55)、第六阀门(42)；第一应变片(56)沿轴向安装于柱状煤体(13)表面，第二应变片(57)沿径向安装于柱状煤体(13)表面；第二气体流量计(58)设置于夹持器出口阀门(31)之后；所述的数据采集与分析系统包括数据采集箱(61)和计算机(62)，数据采集箱(61)通过数据线与液压泵(14)、第一气体压力表(51)、第二气体压力表(52)、第三气体压力表(53)、气体压力自动跟踪器(54)、第一气体流量计(55)、第二气体流量计(58)、第一应变片(56)、第二应变片(57)、计算机(62)均连接。