[发明专利]一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置与方法

权利要求书

1.一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置，其特征在于：包括真空脱气装置、充气装置、解吸装置、解吸测量装置和恒温控制装置；所述真空脱气装置包括真空泵、真空压力表，真空泵通过真空压力表、针阀与样品罐a、样品罐a′、参考罐b、参考罐b′相连；所述充气装置包括高压甲烷瓶、高压氦气瓶、放气阀、减压阀和压力表，高压甲烷瓶与样品罐a相连，高压氦气瓶与样品罐a′相连；所述解吸装置包括样品罐a、样品罐a′、参考罐b、参考罐b′和截止阀，样品罐a与参考罐b之间通过截止阀相连，样品罐a′与参考罐b′之间通过截止阀相连；所述解吸测量装置包括U型压差计、截止阀，U型压差计两端分别通过橡皮管连接参考罐b和参考罐b′上截止阀出口；所述恒温控制装置包括恒温水浴槽、加热器、冷冻器、温控装置、水浴对流装置、温度显示器，温控装置与加热器、冷冻器之间电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置，其特征在于：样品罐a和样品罐a′容积相同，参考罐b和参考罐b′容积相同，保证两份煤样在相同的环境下解吸。

3.根据权利要求1所述的一种考虑初始解吸的煤粉瓦斯解吸试验装置的试验方法，其特征包括以下步骤：

(1)装置气密性检测：试验前对样品罐a和样品罐a′、参考罐b和参考罐b′中充入高压气体，稳压24h，观测压力表变化；若压力无变化，可进行后续步骤；若压力降低，则找出泄露位置，密封后重新进行气密性检测；

(2)容器容积标定：开启恒温控制装置，设置恒温水浴温度，保持不变，使用真空充氦法测量样品罐容积V₁、参考罐容积V₂以及样品罐去除煤样后的自由空间体积V_d；

(3)样品制备：将同一煤样混合均匀后，称取相同份量的粉煤两份，分别放入样品罐a和样品罐a′中，并密封完好；

(4)真空脱气：关闭高压瓶放气阀、截止阀，打开样品罐a和a′的针阀，关闭参考罐b和b′的针阀，启动真空泵抽出样品罐a和样品罐a′中气体，并维持负压表压力小于20Pa三小时以上；为确保充分解吸，即解吸完成时样品罐a和样品罐a′内压力接近标准大气压P₀，在解吸前对参考罐b和参考罐b′进行抽真空处理，其内压力均达到P_x，如下式，此时关闭样品罐a和a′的针阀，打开参考罐b和b′的针阀，式中P_eq为吸附平衡压力，V_d为样品罐自由空间体积，V₂为参考罐容积，

(5)煤样充气吸附平衡：关闭针阀，打开甲烷和氦气高压气瓶放气阀及减压阀，分别对样品罐a和样品罐a′充入甲烷和氦气，使样品罐a和样品罐a′中达到相同的平衡压力，观察压力表，压力降低时采用补气的方式维持12h以上，即达到吸附平衡状态；

(6)解吸过程模拟及数据记录：同时打开样品罐a和样品罐a′、参考罐b和参考罐b′上的截止阀，保证同步解吸，记录U型压差计示数ΔP随时间的变化值，直至读数基本无变化为止，解吸瓦斯量Δn利用下式计算，式中R为通用气体常数，取值8.314J/(mol·K)；T为实验温度，