[发明专利]一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置

权利要求书

1.一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括真空脱气系统、高压充气系统、磁化水注液系统、煤体瓦斯解吸测定系统及计算机控制系统；所述真空脱气系统和高压充气系统协同作用构成实验装置前端，为实验提供需要的真空环境和高压环境，所述磁化水注液系统通过注水管路在煤体吸附瓦斯达到平衡后，向有吸附状态的煤体加入液体，所述煤体瓦斯解吸系统为已吸附平衡的煤样提供一个解吸的空间，所述计算机控制系统对试验过程中的数据进行收集，传送至计算机，计算煤体瓦斯解吸量。

2.根据权利要求1所述的一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置，其特征在于，所述真空脱气系统包括真空抽气泵(5)、压力表(4)、脱气管路以及阀门(27)，所述真空抽气泵(5)受阀门(27)的控制为系统提供真空环境以及对原煤内残余气体的脱附。

3.根据权利要求1所述的一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置，其特征在于，所述高压充气系统包括高压瓦斯瓶(1)、高压氦气瓶(2)、缓冲罐(3)、煤样罐(11)、参考罐(9)、充气管路、高精度压力传感器(12)、阀门，所述高压瓦斯瓶(1)和高压氦气瓶(2)出气口设置减压阀(38)、减压阀(39)，所述缓冲罐(3)上设置压力表(4)和阀门(26)。

4.根据权利要求1所述的一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置，其特征在于，所述磁化水注液系统包括永久磁铁(18)、高斯计(19)、质量流量计(20)、增压计量泵(22)、水箱(23)、煤样罐(11)，所述永久磁铁(18)连接高斯计(19)，所述水箱(23)经过增压计量泵(22)、阀门(37)、压力表(21)、阀门(36)、质量流量计(20)、阀门(34)、永久磁铁(18)构成磁化管路，所述水箱(23)经过增压计量泵(22)、阀门(37)、压力表(21)、阀门(36)、质量流量计(20)、阀门(35)构成注水管路，所述磁化管路和注水管路均通过单向阀(15)与煤样罐(11)连接。

5.根据权利要求1所述的一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置，其特征在于，所述煤体瓦斯解吸系统包括水浴空间(17)、气体收集装置(24)、量筒(25)、阀门，所述水浴空间包括温度传感器(6)、加热棒(7)、搅拌器(8)、参考罐(9)、解吸罐(10)、煤样罐(11)、高精度压力传感器(12)，所述煤样罐(11)进口设置煤粉过滤器(14)，出口设置煤粉过滤器(13)、高精度压力传感器(12)与数据采集装置(16)连接，所述煤样罐(11)出口另一端通过阀门(32)控制，所述阀门(32)一端连接阀门(33)、气体收集装置(24)和量筒(25)，另一端连接阀门(30)、解吸罐(10)。

6.根据权利要求1所述的一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置，其特征在于，所述计算机控制系统包括电路、数据采集装置(16)、USB数据连接线、系统电脑，所述计算机控制系统通过数据采集箱(16)对试验过程中的数据进行收集，传送至计算机，计算煤体瓦斯解吸量。

7.根据权利要求1-6之一所述的一种表面活性剂与磁化协同作用抑制瓦斯解吸的实验装置的使用方法，其特征在于，所述试验过程包括以下步骤：

步骤1：试验开始前在60℃条件下将煤样真空干燥12h，去除其中的水分以及部分杂质，然后将其装入煤样杯中，再将煤样杯放入煤样罐(11)，并旋紧煤样盖；

步骤2：装样完成后打开水浴加热装置，将温度加热至试验条件，打开系统内所有阀门，向整个试验系统中充入有一定压力的氦气，关闭充气阀门(28)后，观察、检测高精度压力传感器(12)显示的数值是否变化,；

步骤3：试验管路的气密性检查合格后，将提前注入缓冲罐(3)内的一定压力的标定气体(氦气)注入煤样罐(11)，计算得出自由空间的体积；对实验台的整体管路进行脱气操作，达到试验设定的脱气时间后停止；

步骤4：连通煤样罐(11)和缓冲罐(3)，向缓冲罐(3)中内充入一定压力瓦斯气体，再打开煤样罐(11)的阀门(32)，将缓冲罐(3)中的瓦斯气体充入煤样罐(11)中，等待煤样罐(11)内吸附平衡；

步骤5：当煤样达到吸附平衡状态后，打开煤样罐(11)的单向阀(15)、增压计量泵(22)，煤样罐(11)上的搅拌器(8)开始工作，注入磁化液体时，打开阀门(34)，液体通过S形排列的管路进入永久磁体(18)的两极之间，反复切割磁感线，打开高斯计(19)确定液体通过永久磁铁(18)的磁场强度，通过改变磁铁的排列方式及数量确定试验所需磁场强度，采用秒表记录磁化时间，到达所需液体流量之后，关闭阀门，终止注液，等待煤体瓦斯再次吸附平衡；

步骤6：当煤样重新吸附瓦斯平衡后，立刻打开阀门(32)、阀门(33)，将游离的瓦斯气体通入气体收集装置(24)内，通过压力将液体通入量筒(25)，读取量筒示数，当压力表示数不再变化时，关闭阀门，计算得出置换瓦斯解吸量，打开阀门(30)、阀门(32)，煤样罐(11)中的吸附瓦斯气体向解吸罐(10)中解吸，直至解吸平衡，压力表示数不变，高精度压力传感器(12)记录全过程煤样罐压力的变化情况，将数据传送至数据采集装置(16)，计算得出煤样瓦斯解吸量。