煤层气吸附与解吸可逆性实验研究

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1、矿业工程研究V01．25No．2第25卷第2期2010年6月MineralEngineeringResearchJun．2010煤层气吸附与解吸可逆性实验研究谢勇强t，彭文庆z，曾荣(1．江西省地矿资源勘查开发有限公司，江西南昌330030；2．煤矿安全开采技术湖南省重点实验室-湖南湘潭411201)摘要：以等温吸附与解吸实验为手段，通过对不同变质程度的煤进行吸附／解吸等温线的测定，探讨煤层气吸附与解吸可逆性．实验结果分析发现：低阶煤煤样吸附／解吸曲线出现了明显的滞后环。吸附和解吸过程所回归a(Langrnuir体积)值相差比较大，说明吸附与解吸吻合性差。对甲烷的吸附和解吸表现

2、出非可逆性：中、高级煤吸附与解吸等温线具有很好的重合性，吸附与解吸过程所回归的a0_~ngmuir体积)值也比较接近，对甲烷的吸附和解吸表现出可逆性．该现象的发现，为煤层气开采参数的确定具有一定的意义．关键词：煤层气：吸附：解吸；可逆性中图分类号：TD845文献标识码：A文章编号：1674—5876(2010)02—0013—04煤层气界普遍认为煤层气的吸附／解吸过程基本表1煤样的显微组分组成分析结果Tab．1Maceralcompositionanalysisdataofcoalsamples可逆，一般以等温吸附曲线来表述开采过程中的煤层气解吸过程，并用吸附等温线来确定煤层气

3、开采参数．考虑到吸附与解吸过程可能会出现的差异，国内外一些学者和专家开展了煤层气吸附／解吸可逆性实验，以探索煤层气吸附／解吸的可逆性．这种实验的过程都是在进行吸附实验完成之后，紧接着进行降压解吸实验．然而，由于目前这种实验尚不规范，导致实验结果根据《高压容量法等温吸附实验方法标准编制说相差甚远，以至于得到不同的结论．有人认为煤对甲烷明》规定，本等温吸附实验煤样粒度为0．18～0．25mm．的吸附／解吸过程基本可逆，而有学者认为煤层气的煤样制备步骤如下：解吸滞后【1q．本文以西安科技大学AST一1000型煤层1)破碎．采用粉碎机，将样品破碎成最大粒度气吸附，解吸大样量仿真实验装置

4、为依托，通过对不<13mm．同煤阶煤样进行等温吸附／解吸实验研究，从煤的变2)筛分．为了使煤样破碎到要求的粒度O．18—质程度的差异性来探讨煤层气吸附／解吸可逆性．0．25舢，首先用0．25lTlm的标准筛进行筛分，然后将过筛后的煤样颗粒用0．18mm的标准筛进行筛分，最1煤样采集与制备后将未能通过0．18mm标准筛的煤样颗粒定为本实本次实验煤样采自长春晖春、黄陵矿、山西柳林验用煤样．和晋城等矿，共4组煤样．按变质程度由低到高，分别为2煤的等温吸附与解吸实验褐煤、长焰煤，焦煤，无烟煤．利用Leica公司产MPV一3显微光度计，依据推荐国标GB／T8899—1996测定了煤实验研

5、究依托西安科技大学AST一1000型煤层气样的显微组分组成，结果见表1．吸附／解吸大样量仿真实验装置．该装置是在吸收国收稿日期：2010-03—22通信作者：谢~(1979-)，男，江西萍乡人，硕士，工程师，研究方向：采矿方法研究．E—mail：yongqiangxie@foxmail．tom13际上现有的两家等温吸附仪的优点的基础上研发出=+j-a‘ab，的新产品，具有实验精度高、性能稳定、更逼近实际等优点，为本研究创造了试验条件．求出压力及该压力对应的吸附量间的比值()，绘出、i之间的散点图，对这些点进行线性回归，利2．1煤层气吸附，解吸大样量仿真实验装置结构及工用最／b-

6、乘法求出直线方程及相关系数(尺)．直线斜率作原理为1，a，截距为1／ab，则可以计算出常数a,b．最终得出吸等温吸附，解吸实验装置(煤层气吸附，解吸大样附，解吸等温曲线的~ngmuir方程表达式．数据处理量仿真实验装置)其结构及工作原理见图1．结果见表3和表4．表2煤样等温吸附与解吸实验测定结果Tab．2Experimentaldataofadsorption。。desorptionisothermofmethaneONcoalsamples图1等温吸附／解吸实验装备结构示意图Fig．1Schematicdiagramofexperimentalequipmentforisot

7、hermaladsorptionanddesorption整套设备分为主机控制系统、恒温系统、测量计量系统、高压供气系统、真空系统等5大系统．实验分为吸附和解吸两个实验过程．吸附实验时，表3煤样高压等温吸附甲烷整理数据及偏差(t=30oC)Tab．3Analysisdataofhigh—pressure进行加压一平衡一加压这一吸附循环过程，逐次增高adsorptionofmethaneoncoalsamples(t=30℃)试验压力，可测得每一个压力点下煤样吸附量和克煤可燃物吸附甲烷量p崩吸