一種監(jiān)測瓦斯水合分離反應(yīng)過程溫度場特征變化的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤炭領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦瓦斯是以CH4為主體烴類混合氣體，產(chǎn)生于煤的生成和變質(zhì)過程，CH4也是具有極高溫室效應(yīng)的氣體，它的溫室效應(yīng)高出CO2的20倍有余，對臭氧層損害作用為CO2的7倍，在煤礦生產(chǎn)中，大量瓦斯通過礦井通風(fēng)排空，對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重影響，同時，CH4氣體也是一種優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈和安全的新能源，與煤體燃燒相比，瓦斯燃燒所產(chǎn)生的灰份量為煤體燃燒的6.8 X 10—3，二氧化硫釋放量為煤體燃燒的1.4 X 10—3，二氧化碳釋放量為煤體燃燒的
0.6XH4可作為工業(yè)燃料、化工原材料和生活燃料等。因此，合理利用瓦斯資源是十分必要的。
[0003]目前由于現(xiàn)有技術(shù)與設(shè)備對低濃度瓦斯利用的限制，致使瓦斯利用量相對較少，利用率偏低，瓦斯水合固化分離方法，可實(shí)現(xiàn)低濃度瓦斯有效分離提純的目的，該技術(shù)具有分離條件溫和、含氣率高、儲存安全等特性，而瓦斯水合固化過程中約束于熱質(zhì)傳遞條件的影響，因此，瓦斯水合分離過程溫度場分布及傳熱控制是瓦斯水合固化分離技術(shù)的關(guān)鍵，而目前并未有在瓦斯水合分離過程的溫度監(jiān)測方法及溫度監(jiān)測裝置，因此發(fā)明了一種監(jiān)測瓦斯水合分離反應(yīng)過程溫度場特征變化的裝置及方法，可控制瓦斯水合分離過程溫度場分布與操作溫度/壓力、水合分離速率、水合物純度等影響因素相互作用，為瓦斯的利用提供了新的解決方案。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了滿足對瓦斯水合分離過程的溫度監(jiān)測方法及裝置的需求，提出了一種監(jiān)測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置及方法。
[0005]—種監(jiān)測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置，它包括瓦斯儲罐1、開氣截止閥2、空氣壓縮機(jī)3、氣體增壓栗4、氣體干燥筒5、進(jìn)氣截止閥6、壓力傳感器7、高低溫控制器
8、陣列式溫度傳感器9、數(shù)據(jù)采集器10、工控機(jī)11和可視反應(yīng)釜12;
[0006]瓦斯儲罐I用于儲存瓦斯;空氣壓縮機(jī)3和氣體增壓栗4用于將瓦斯儲罐I中的瓦斯壓入可視反應(yīng)釜12內(nèi)；
[0007]可視反應(yīng)釜12用于放置溶液，且為瓦斯和溶液發(fā)生反應(yīng)提供場所;可視反應(yīng)釜12的頂端設(shè)置有進(jìn)氣孔14;
[0008]開氣截止閥2設(shè)置在瓦斯儲罐I和氣體干燥筒5之間，用于控制氣路的開通和斷開；
[0009]氣體干燥筒5用于干燥瓦斯儲罐I輸出的瓦斯；
[0010]進(jìn)氣截止閥6設(shè)置在氣體干燥筒5和壓力傳感器7之間，用于控制可視反應(yīng)釜12內(nèi)的進(jìn)氣；
[0011]壓力傳感器7設(shè)置在可視反應(yīng)釜12的進(jìn)氣孔14處，用于實(shí)時監(jiān)測可視反應(yīng)釜12內(nèi)的壓力，且將監(jiān)測的壓力發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器10;
[0012]可視反應(yīng)釜12設(shè)置在高低溫控制器8內(nèi)，高低溫控制器8用于為可視反應(yīng)釜12提供反應(yīng)溫度；
[0013]陣列式溫度傳感器9呈彎曲分布，且從下至上分η層分布在可視反應(yīng)釜12內(nèi)的溶液液面以下，用于實(shí)時監(jiān)測可視反應(yīng)釜12內(nèi)的溫度;陣列式溫度傳感器9將監(jiān)測的溫度發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器10;η為大于等于3的正整數(shù)；
[0014]數(shù)據(jù)采集器10用于將接收到的溫度和壓力發(fā)送至工控機(jī)11;
[0015]工控機(jī)11用于對陣列式溫度傳感器9和壓力傳感器7進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)零，同時接收數(shù)據(jù)采集器10發(fā)送的溫度和壓力。
[0016]—種監(jiān)測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的方法，該方法是基于一種監(jiān)測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置實(shí)現(xiàn)的;該方法的具體步驟如下:
[0017]步驟一、檢查一種監(jiān)測瓦斯水合分離過程溫度場特征變化的裝置的氣密性，待氣密性檢測合格后，進(jìn)行下一步；
[0018]步驟二、將按濃度配比好的溶液或純水注入可視反應(yīng)釜12內(nèi)，并浸沒陣列式溫度傳感器9，封閉可視反應(yīng)釜12的蓋子；
[0019]步驟三、工控機(jī)11對陣列式溫度傳感器9和壓力傳感器7進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)零，同時通過設(shè)置高低溫控制器8的溫度，保持可視反應(yīng)釜12內(nèi)的溫度至指定值；
[0020]步驟四、開啟開氣截止閥2和進(jìn)氣截止閥6，瓦斯儲罐I內(nèi)的瓦斯通過空氣壓縮機(jī)3和氣體增壓栗4的作用，使瓦斯通過氣體干燥筒5干燥后由供氣孔14壓入可視反應(yīng)釜12內(nèi)；
[0021]步驟五、陣列式溫度傳感器9將監(jiān)測的溫度通過數(shù)據(jù)采集器10發(fā)送至工控機(jī)11;壓力傳感器7將監(jiān)測的壓力通過數(shù)據(jù)采集器10發(fā)送至工控機(jī)11;工控機(jī)11記錄、存儲、顯示溫度和壓力；
[0022]步驟六、當(dāng)工控機(jī)11上顯示達(dá)到目標(biāo)壓力時，關(guān)閉開氣截止閥2和進(jìn)氣截止閥6。
[0023]有益效果:本發(fā)明公開了一套裝配多層位立體分布溫度傳感器的瓦斯水合分離實(shí)驗(yàn)裝置及方法。多層位立體分布溫度傳感器(陣列式溫度傳感器)在瓦斯水合分離實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用方法:利用氣體增壓系統(tǒng)把抽采瓦斯壓入實(shí)驗(yàn)裝置(可視反應(yīng)釜)中，在裝置中與動力學(xué)、熱力學(xué)促進(jìn)劑構(gòu)成的溶液中充分接觸，將在一定的溫度條件下使瓦斯中的甲烷形成水合物，利用反應(yīng)裝置中的多層位立體分布溫度傳感器監(jiān)測在整個水合物形成的過程中溶液不同層位的溫度變化。
[0024]本發(fā)明方法及裝置，直觀明了的把水合分離過程的傳熱及溫度變化的過程以數(shù)字變化的形式顯示出來。能夠滿足進(jìn)行瓦斯甲烷水合分離過程溫度場分布測定及傳熱控制的需要。本發(fā)明的裝置和方法，填補(bǔ)了現(xiàn)今煤礦瓦斯水合分離過程溫度場特征獲取裝置及方法的空白，能夠準(zhǔn)確測定反應(yīng)過程中溫度場數(shù)據(jù)，滿足了對瓦斯水合分離過程中的傳熱傳質(zhì)監(jiān)測方法及裝置的需求，同時，對瓦斯利用新技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，該設(shè)備具有可靠性強(qiáng)、成本低、適用范圍廣、控制方便，易于改造升級等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明適用于實(shí)時監(jiān)測其他溫度變化。
【附圖說明】
[0025]圖1為一種監(jiān)測瓦斯水合分離反應(yīng)過程中溫度場特征變化的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]瓦斯儲罐1、開氣截止閥2、空氣壓縮機(jī)3、氣體增壓栗4、氣體干燥筒5、進(jìn)氣截止閥
6、壓力傳感器7、高低溫控制器8、陣列式溫度傳感器9、數(shù)據(jù)采集器10、工控機(jī)11、可視反應(yīng)釜12、可視窗口 13、進(jìn)氣孔14。
【具體實(shí)施方式】
[0027]【具體實(shí)施方式】一、參照圖1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種監(jiān)測瓦斯水合分離過程中溫度場特征變化的裝置，它包括瓦斯儲罐1、開氣截止閥2、空氣壓縮機(jī)3、氣體增壓栗4、氣體干燥筒5、進(jìn)氣截止閥6、壓力傳感器7、高低溫控制器8、陣列式溫度傳感器
9、數(shù)據(jù)采集器1、工控機(jī)11和可視反應(yīng)釜12;
[0028]瓦斯儲罐I用于儲存瓦斯;空氣壓縮機(jī)3和氣體增壓栗4用于將瓦斯儲罐I中的瓦斯壓入可視反應(yīng)釜12內(nèi)；
[0029]可視反應(yīng)釜12用于放置溶液，且為瓦斯和溶液發(fā)生反應(yīng)提供場所;可視反應(yīng)釜12的頂端設(shè)置有進(jìn)氣孔14;
[0030]開氣截止閥2設(shè)置在瓦斯儲罐I和氣體干燥筒5之間，用于控制氣路的開通和斷開；
[0031]氣體干燥筒5用于干燥瓦斯儲罐I輸出的瓦斯；
[0032]進(jìn)氣截止閥6設(shè)置在氣體干燥筒5和壓力傳感器7之間，用于控制可視反應(yīng)釜12內(nèi)的進(jìn)氣；
[0033]壓力傳感器7設(shè)置在可視反應(yīng)釜12的進(jìn)氣孔14處，用于實(shí)時監(jiān)測可視反應(yīng)釜12內(nèi)的壓力，且將監(jiān)測的壓力發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器10;
[0034]可視反應(yīng)釜12設(shè)置在高低溫控制器8內(nèi)，高低溫控制器8用于為可視反應(yīng)釜12提供反應(yīng)溫度；
[0035]陣列式溫度傳感器9呈彎曲分布，且從下至上分η層分布在可視反應(yīng)釜12內(nèi)的溶液液面以下，用于實(shí)時監(jiān)測可視反應(yīng)釜12內(nèi)的溫度;陣列式溫度傳感器9將監(jiān)測的溫度發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器10;η為大于等于3的正整數(shù)；
[0036]數(shù)據(jù)采集器10用于將接收到的溫度發(fā)送至工控機(jī)11;
[0037]工控機(jī)11用于對陣列式溫度傳感器9和壓力傳感器7進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)零，同時接收數(shù)據(jù)采集器10發(fā)送的溫度和壓力。
[0038]本實(shí)施方式中，高低溫控制器8為可視反應(yīng)釜12的提供反應(yīng)溫度;可視反應(yīng)釜12內(nèi)放置溶液，開啟開氣截止閥2和進(jìn)氣截止閥6，瓦斯儲罐I通過空氣壓縮機(jī)3和氣體增壓栗4的作用，使瓦斯通過氣體干燥筒5干燥后壓入可視反應(yīng)釜12內(nèi)；瓦斯