[发明专利]不同风化程度煤的生物产气模拟装置及其实验方法

说明书

不同风化程度煤的生物产气模拟装置，包括温度控制系统、原位渗水模拟系统、风化煤生物产气系统和气液两相采集监控系统；原位渗水模拟系统通过供水管组件与风化煤生物产气系统连接；气液两相采集监控系统通过取气管组件与风化煤生物产气系统连接，气液两相采集监控系统通过取液管组件与原位渗水模拟系统连接。本发明还公开了不同风化程度煤的生物产气模拟装置的实验方法。本发明的原理科学，实验方法简单，装置结构紧凑，操作方便，实验结果精确度高，具有重要的科学意义和实用价值。

技术领域

本发明属于煤层气生物工程技术领域，具体涉及一种不同风化程度煤的生物产气模拟装置及其实验方法。

背景技术

风化煤，又称露头煤，一般是指由褐煤、烟煤和无烟煤长期经受大气、阳光、雨雪、地下水以及矿物质侵蚀等综合作用而形成的暴露于地表或者位于地表浅层的煤。我国有着非常丰富的风化煤储量，估计近千亿吨，分布于全国各地。风化煤发热量较低，水分和灰分含量较高，活性不稳定，使用价值不高。到目前为止，主要还是被用于制取腐殖酸改善土壤环境，其高度被氧化的性质，使其在煤炭行业作为燃料的利用率较低。因而其综合利用问题一直受到世界各国的关注。

生物成因煤层气是煤层气的一个重要来源，有着埋藏浅、开发成本低等特点。其中的原生生物成因煤层气是在煤化作用早期以泥炭或者褐煤为底物在菌群作用下产生的以甲烷为主的气体。原生生物成因煤层气的成气基质是早期的泥炭或者褐煤，而对其发生作用的菌群是由地表水入渗带入。无论何种变质程度的煤，抬升到地表经物理化学和生物长期的风化分解，在结构组成以及环境条件上都与早期的泥炭类成煤物质基本相同，因此研究风化煤的生物产气具有一定的可行性。通过探讨在本源菌作用下风化煤的生物产气效果，不但可以提高煤层气资源量获取洁净能源，也拓宽了风化煤全新的转化利用方式。

发明内容

本发明提供一种不同风化程度煤的生物产气模拟装置及其实验方法，旨在模拟煤层原位渗水过程，通过采集不同风化程度的煤及其所含本源菌，评价不同风化程度煤的生物产气能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种不同风化程度煤的生物产气模拟装置，包括温度控制系统、原位渗水模拟系统、风化煤生物产气系统和气液两相采集监控系统；

温度控制系统包括箱体、温度控制器、第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板，箱体呈长方体形状且为侧开式结构，箱体由若干块保温隔层板组装成，保温隔层板内部装有发热线；温度控制器设置在保温隔层板的外侧；第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板自上而下依次水平设置箱体内部；

风化煤生物产气系统设置在第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板上；

原位渗水模拟系统通过供水管组件与风化煤生物产气系统连接；

气液两相采集监控系统通过取气管组件与风化煤生物产气系统连接，气液两相采集监控系统通过取液管组件与原位渗水模拟系统连接。

风化煤生物产气系统包括外形均为正方体的一号密封培养箱、二号密封培养箱、三号密封培养箱和四号密封培养箱，一号密封培养箱放置在第一隔板上，二号密封培养箱放置在第二隔板上，三号密封培养箱放置在第三隔板上，四号密封培养箱放置在第四隔板上，一号密封培养箱、二号密封培养箱、三号密封培养箱和四号密封培养箱的下部分别水平设置有不锈钢的第一透水滤网、第二透水滤网、第三透水滤网和第四透水滤网，一号密封培养箱、二号密封培养箱、三号密封培养箱和四号密封培养箱内均装有从浅到深依次采集的风化煤，一号密封培养箱、二号密封培养箱、三号密封培养箱和四号密封培养箱的上侧部均开设有连通风化煤上方空间的取气口，一号密封培养箱内底部在第一透水滤网下方、二号密封培养箱内底部在第二透水滤网下方、三号密封培养箱内底部在第三透水滤网下方和四号密封培养箱内底部在第四透水滤网下方均连接有上粗下细呈圆锥状的导流支撑筒。