[发明专利]一种气、水、煤混合物的分离装置与分离方法

说明书

本发明公开了一种气、水、煤混合物的分离装置与分离方法，包括分离仓，所述的分离仓上设置有进料口，所述的进料口上安装有粉碎机，所述分离仓的上端安装有输气管，所述的输气管上安装有集气瓶；所述的分离仓内安装有第一筛网，所述的第一筛网上安装有第一排煤管，所述的第一排煤管伸出分离仓，所述的第一筛网上还安装有激振器，所述的激振器竖直设置，所述激振器的下端安装有声波换能器，所述分离仓的外部安装有振动电机和超声波发生器，所述振动电机和激振器连接。本发明的分离装置结构简单、安全可靠，适合于气、水、煤混合物的分离。

技术领域

本发明涉及煤和煤层气的开采技术领域，尤其涉及一种气、水、煤混合物的分离装置与分离方法。

背景技术

中国构造煤广泛发育且构造煤煤层气资源丰富，煤层气作为一种清洁能源受到广泛关注。采用地面原位煤层气井将煤层气和煤炭共同采出可以作为构造煤煤层气开发的重要手段。但煤层气井钻进过程中产出的煤粒与水呈混合物状态致使气、水、煤难以有效分离收集，且煤粒所含煤层气部分已经解吸呈游离气状态，部分仍然赋存于煤粉内部尚未解吸，增加了分离难度。虽然现有的多相分离技术、煤吸附/解吸甲烷技术日趋成熟，但是，仍然难以解决含气煤粉与水混合物的分离难题。

目前的二相分离和三相分离主要是应用于油田的重力沉降、过滤除砂、离心除砂以及旋流器除砂等设备。但分离物质主要是大密度砂粒、轻密度油体和伴生气，而相对低密度小颗粒煤粉、水和煤层气的分离难以达成。广泛应用的洗煤设备虽然可以对煤水混合物进行分离，但却不能分离出煤层气。煤矿井下常用的瓦斯、煤水分离装置与方法主要是对已喷出瓦斯和煤水的分离，也不能解决含未解吸煤层气的气水煤混合物的分离难题。

激振器是附加在某些机械和设备上用以产生激励力的装置，是利用机械振动的重要部件。激振器使使被激物件获得一定形式和大小的振动量，从而使物体进行振动。激振器还可作为激励部件组成振动机械，用以实现物料或物件的筛分、输送、成型和捣固等工作。激振器可产生单向的或多向的，简谐的或非简谐的激励力。

超声波具有机械振动效应、热效应和空化效应等特点，在筛网上面叠加一个高频率低振幅的超声振动波，超微细粉体接受巨大的超声加速度，使筛面上的物料始终保持悬浮状态，从而抑制粘附、摩擦、平降、楔入等堵网因素，从而解决了强吸附性、易团聚、高静电、高精细、高密度、轻比重等筛分难题。将超声振动引入传统振动筛网，可以改善超微细分体的筛分性能。重庆大学提出了用可控声震法促进煤层气解吸、扩散和渗流新技术，从而提高煤层气抽采率。超声热效应和振荡能使煤表面势能提高并使煤体内部质点发生微位移产生新的微裂隙网络，甲烷分子被煤吸附的几率降低，促进了煤层气的解吸和扩散。实验研究证实，超声波对提高煤层气解吸有很好的效果，且具有安全、高效、环保、经济等优势。高频超声振动作用于煤粒，会促进煤层气解吸。基于此，确有必要开发一种气、水、煤混合物的分离装置与分离方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种气、水、煤混合物的分离装置与分离方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种气、水、煤混合物的分离装置，包括分离仓，所述的分离仓上设置有进料口，所述的进料口上安装有粉碎机，所述分离仓的上端安装有输气管，所述的输气管上安装有集气瓶；所述的分离仓内安装有第一筛网，所述的第一筛网上安装有第一排煤管，所述的第一排煤管伸出分离仓，所述的第一筛网上还安装有激振器，所述的激振器竖直设置，所述激振器的下端安装有声波换能器，所述分离仓的外部安装有振动电机和超声波发生器，所述振动电机和激振器连接，所述超声波发生器和声波换能器连接，所述声波换能器的上端安装有第二筛网，所述分离仓的下端安装有第二排煤管，所述的第二排煤管竖直设置，所述第二排煤管的上端和第二筛网连接，所述第一排煤管伸出分离仓的一端和第二排煤管的下端都安装有水浴解吸罐，所述的分离仓内还安装有水仓，所述的水仓位于第二筛网的下部，且所述的水仓和第二筛网连通，所述分离仓的下端安装有输水管，所述的输水管和水仓连通，所述的输水管上安装有水槽。