[发明专利]一种微生物原位分解煤炭的模拟实验系统

说明书

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种微生物原位分解煤炭的模拟实验系统。包括煤样反应系统、应力加载系统、气体接入系统、温度控制系统、菌液储存及注入系统以及气液分离系统，煤样反应系统包括系统基座、实验箱体、保温层①、保温层②、反应台和原煤试件，反应台和原煤试件位于实验箱体内部，反应台和实验箱体均放置在系统基座上，反应台上设置原煤试件，实验箱体外侧设置有保温层①和保温层②，实验箱体内部通过注气管与气体接入系统相连；原煤试件顶部通过气腔和压力元件与应力加载系统相连，实验箱体内部通过菌液注入管与菌液储存及注入系统连通；反应台底部与气液分离系统相连；实验箱体内侧安装有热元件，热元件与温度控制系统相连。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种微生物原位分解煤炭的模拟实验系统。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在相当长的时期内煤炭在一次能源生产和消费中占有主体地位不会改变，具有不可替代性，是国民经济发展的重要支撑。根据煤层的埋藏深度不同，煤炭资源的开采一般相应地采用露天开采和矿井开采两种方式。目前的煤炭开采方式不仅矿建投资成本高，而且还会造成地表破坏、水资源污染、空气污染等生态环境问题。为了保障国家煤炭供给安全，现阶段中东部矿区多数矿井都已经进入了深部开采阶段，其开采深度以每年8~12m的速度增加。随着开采深度的不断增加，工程地质条件也随之变化，出现了高地应力、高瓦斯、高温、高冲击倾向、低渗透性等因素，给生态环境及生命财产安全带来了更为严峻的挑战。为保障我国能源安全、绿色和可持续供给，就需要探索一种环境友好、安全保障高、能源损耗低、成本低的开采利用模式。

目前，煤的微生物转化主要用于低阶褐煤的提质利用，若将微生物通过加压注入井下，对煤炭进行原位分解，再将液态和气态产物抽出，降低了原有采煤模式的诸多风险。优选适宜煤质本身和环境条件的微生物种群至关重要，首先需要在实验室进行研究，为提供最优的微生物类型提供理论和数据支持。鉴于此，设计一种考虑原位应力、气压、温度等环境因素的微生物原位分解煤炭的模拟实验系统十分必要，可对微生物分解煤炭效果做出准确评价，从而进行微生物种群的优选，为利用微生物进行煤炭地下直接气化、液化研究奠定基础，助力煤炭领域“双碳”进程。

发明内容

本发明为了可以筛选出煤炭定向降解的微生物种群、考察在不同温度、压力下微生物种群对煤炭降解的影响，为煤炭的微生物原位开采提供参考，提供一种微生物原位分解煤炭的模拟实验系统。

本发明采取以下技术方案：一种微生物原位分解煤炭的模拟实验系统，包括煤样反应系统、应力加载系统、气体接入系统、温度控制系统、菌液储存及注入系统以及气液分离系统，所述的煤样反应系统包括系统基座、实验箱体、保温层①、保温层②、反应台和原煤试件，反应台和原煤试件位于实验箱体内部，反应台和实验箱体均放置在系统基座上，反应台上设置原煤试件，实验箱体外侧设置有保温层①和保温层②，保温层①与实验箱体之间填充有油，实验箱体内部通过注气管与气体接入系统相连；原煤试件顶部通过气腔和压力元件与应力加载系统相连，实验箱体内部通过菌液注入管与菌液储存及注入系统连通；反应台底部与气液分离系统相连；实验箱体内侧安装有热元件，热元件与温度控制系统相连。

气体接入系统包括气体钢瓶、减压阀、气体质量流量计、针型控制阀①、止逆阀①和进气管，气体钢瓶出口通过减压阀连接气体质量流量计，气体质量流量计通过注气管与实验箱体内部连通，注气管上设置有针型控制阀①和止逆阀①。

应力加载系统包括气体钢瓶、减压阀、气体质量流量计、针型控制阀②、压力传感器、进气管②、气腔、压力元件①以及压力元件②，气体钢瓶出口通过减压阀连接气体质量流量计，气体质量流量计通过进气管②与设置在实验箱体内部的气腔连接，进气管②上设置有压力传感器，气腔竖向设置，气腔内设置有活塞，活塞端部延伸到气腔外与压力元件①连接，压力元件①设置在原煤试件顶部。

进一步的，菌液储存及注入系统包括菌液、注液泵、止逆阀②、针型控制阀③和菌液注入管，注液泵通过菌液注入管与实验箱体内部连接，菌液注入管上设置止逆阀②和针型控制阀③，注液泵与菌液连接。