[发明专利]一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：包括解吸罐、量筒、氦气瓶、甲烷瓶、注水泵和真空泵；所述的量筒竖直设置，所述的量筒上设置有高压软管，所述量筒的顶端安装有顶盖，所述的顶盖上可插拔式连接有吸气管，所述的吸气管上安装有螺旋夹，所述吸气管远离顶盖的一端安装有吸气球；所述的解吸罐上可插拔式连接有进水管、解吸管和抽气管，所述的解吸管上安装有流量计；所述的抽气管和真空泵可插拔式连接；所述解吸管远离解吸罐的一端设置有第一快速转换接头，所述的解吸管通过第一快速转换接头可转换连接甲烷瓶和高压软管；所述进水管远离解吸罐的一端设置有第二快速转换接头，所述的进水管通过第二快速转换接头可转换连接氦气瓶、注水泵及高压软管；所述高压软管和注水泵可通过第二快速转换接头连接。

2.根据权利要求1所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的解吸罐包括解吸外罐、解吸内罐、带孔圆盘、搅拌装置、水位监测器和解吸罐密封盖；所述的解吸内罐安装在解吸外罐内，所述的解吸外罐和解吸内罐都为上端开口下端封闭的圆筒状结构，所述的解吸罐密封盖铰接在解吸外罐的上端，所述的带孔圆盘安装在解吸内罐和解吸罐密封盖之间，所述的搅拌装置和水位监测器安装在解吸内罐内；所述的解吸内罐和解吸外罐之间留有油浴腔，所述的油浴腔内填充有油浴液，油浴腔内安装有电加热装置，所述的电加热装置为电加热丝，所述的解吸外罐上安装有插座，所述的插座和电加热装置连接，所述解吸外罐的内壁设置有隔热层。

3.根据权利要求2所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的解吸罐密封盖上安装有铰链，所述的解吸罐密封盖通过铰链和解吸外罐铰接；所述解吸罐密封盖上安装有弹性开关，所述的弹性开关位于解吸罐密封盖相对于铰链的另一侧，所述的解吸罐密封盖通过弹性开关和解吸外罐可开合连接；所述解吸罐密封盖的上表面安装有温度仪和压力计；所述的解吸罐密封盖上设置有贯穿解吸罐密封盖的注水孔、解吸孔和抽气孔，所述的注水孔、解吸孔、抽气孔分别对应的和进水管、解吸管、抽气管连接。

4.根据权利要求3所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的带孔圆盘上设置有三个贯穿带孔圆盘的通孔，三个所述的通孔分别对应的和注水孔、解吸孔、抽气孔连通，所述抽气孔和其对应的通孔内都设置有滤网；所述的搅拌装置包括搅拌杆，所述的搅拌杆竖直设置，所述的带孔圆盘上安装有搅拌电机，所述搅拌杆的顶端和搅拌电机连接，所述搅拌杆的底端安装有搅拌桨叶；所述水位监测器的顶端固定在带孔圆盘上，所述水位监测器的下端伸入解吸内罐内。

5.根据权利要求1所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述量筒的底端安装有量筒座台，所述的量筒座台上设置有容纳槽，所述量筒的底端固定在容纳槽内，所述量筒靠近底端的位置设置有排水口。

6.根据权利要求3所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述实验装置还包括快速插拔装置，所述的解吸罐通过快速插拔装置和进水管、解吸管及抽气管可插拔式连接；所述的快速插拔装置包括固定端和快速插拔端，所述的固定端固定在解吸罐上，且固定端和其对应的注水孔、解吸孔和抽气孔连通，所述的快速插拔端固定在其对应的进水管、解吸管或抽气管上；所述的固定端包括密封垫，所述的密封垫内安装有母接头和卡簧，所述的卡簧位于母接头正上部，所述密封垫的上端安装有O型密封胶垫，所述的快速插拔端包括空心螺栓，所述的空心螺栓内安装有公接头，所述的公接头和空心螺栓之间安装有O型密封胶垫，所述公接头的下端设置有与卡簧配合的卡槽。

7.根据权利要求6所述的一种水浸煤粉吸附与解吸实验装置，其特征在于：所述的吸气管和顶盖及抽气管和真空泵都是通过快速插拔装置可插拔式连接。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的水浸煤粉吸附与解吸实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)密封性检查：按压解吸罐密封盖处的弹性开关，将解吸罐封闭，利用气泵通过解吸口将解吸罐内部加压至2Mpa，将解吸罐上的各个快速插拔接口处涂抹肥皂液，观察是否有气泡产生，根据压力计注气前后的压力值，30min内压力的减小量符合实验所需密闭性即可，保证实验装置在实验前密封性达到实验标准；

(2)放置样品，标定体积：将筛分好的煤粉放入解吸內罐，关闭弹性开关，氦气瓶、注水孔与第二快速转换接头相连，注入氦气于解吸內罐对煤粉进行体积标定；

(3)模拟吸附：通过真空泵将氦气抽出至真空，然后甲烷瓶、解吸管与第一快速转换接头相连，使甲烷注入解吸內罐中，使解吸内罐中的煤样在设定温度和压力下达到吸附平衡，吸附平衡的时间不少于8小时，记录并计算各体积数据和设定温度与压力；

(4)量筒注水：将高压软管、注水泵和第二快速转换接头连接，将量筒中注满水，然后将螺旋夹旋开，同时通过操作吸气球将量筒中的液面吸至刻度液面(0刻度位于量筒的最上端)，再将螺旋夹按相反方向旋紧，然后密封高压软管和量筒；

(5)煤粉解吸：将注水泵、进水管与第二快速转换接头相连，向解吸内罐中注入水，通过水位监测器观测直至将煤粉液封，液封后煤样重新吸附平衡的时间不低于8小时，然后通过解吸管将解吸内罐中液面以上的甲烷气体迅速排出至解吸内罐中的压力为常压，并记录水的体积和排出的甲烷气体体积，此时开启搅拌装置，通过加热器将油浴液加热，直至达到解吸所需的温度；将高压软管、解吸管与第一快速转换接头相连，瓦斯将水通过排水口排出量筒，用排水集气法将瓦斯收集到量筒内；每间隔一定时间记录量筒读数及检测时间，连续观测120min为止；规定读数间隔时间如下：开始观测前60min内，第一点至第三点间隔1-2min，以后每间隔2-5min读数一次；60-120min内每间隔10-20min读数一次。