微波辐照颗粒煤瓦斯吸附改性的实验研究

发布时间：2017-05-01 10:02

  本文关键词：微波辐照颗粒煤瓦斯吸附改性的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤层瓦斯时刻威胁着煤矿的安全生产,同时作为一种洁净高效的新能源,具有很高的应用前景。为了研究微波辐照对煤吸附瓦斯特性改变的影响规律及其作用机理,以进一步了解外加场对瓦斯吸附特性的影响。本文以颗粒煤为研究对象,利用微波发生器对实验煤样进行了不同功率和不同时间条件下的微波辐照,利用高压变温吸附解吸实验系统对各实验煤样进行了等温吸附实验,并配套测定了各实验煤样的工业分析参数,利用扫描电镜和低场核磁共振测定了各实验煤样的表面形态和孔隙分布特性,将微波辐照颗粒煤瓦斯吸附特性变化规律与煤样孔隙结构的变化规律有机的统一,阐述了微波辐照颗粒煤对其吸附特性和孔隙结构变化的作用机理,主要取得了以下结论:(1)利用高压变温吸附解吸实验系统对微波辐照前后的颗粒煤进行等温吸附实验,研究发现微波辐照后煤样的极限吸附量较辐照前有明显的变化,且各实验煤样的瓦斯极限吸附量随着微波辐照作用的增强,其变化过程中出现2个“拐点”,总体上呈现了先增大后减小,再持续增大的变化趋势;而吸附常数b值随着微波作用的增强,没有明显的变化规律。(2)利用扫描电镜和低场核磁共振测定了各实验煤样的表面形态和孔隙分布特性,通过电镜扫描成像可以观察到微波辐照前后颗粒煤表面孔隙的变化形态,各实验煤样表面形态随着微波辐照作用的增强有明显的变化;利用低场核磁共振测定了各实验煤样的孔隙容积及孔隙分布规律,研究发现随着微波辐照作用的增强煤样的孔隙容积和孔隙分布具有明显的变化,尤其是对煤吸附瓦斯起决定作用的微孔,各实验煤样的总孔隙及微孔容积变化亦随着微波辐照作用的增强,其变化过程出现了2个“拐点”,总体上呈现了先增大再减小,再持续增大的变化趋势。(3)对比分析了在线场和离线场微波对颗粒煤作用机理的不同,研究得到微波辐照颗粒煤主要体现微波对各实验煤样的热效应,由于微波的热效应使得煤样内部温升的同时产生热应力改变了各实验煤样的孔隙容积和孔隙分布规律,从而从根本上影响和决定了各实验煤样的瓦斯吸附特性的改变,并通过微波辐照颗粒煤瓦斯解吸实验验证了上述结论的合理性。
【关键词】：微波辐照 等温吸附实验 极限吸附量 微孔容积 孔隙分布
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-22
• 1.1 研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 煤层瓦斯吸附解吸规律的研究现状11-14
• 1.2.2 外加场对瓦斯吸附解吸影响的研究现状14-17
• 1.2.3 微波影响瓦斯吸附解吸的研究现状17-18
• 1.2.4 存在的问题18-19
• 1.3 本文的主要研究工作19-22
• 1.3.1 论文的研究内容19-20
• 1.3.2 论文的技术路线20-21
• 1.3.3 论文的创新之处21-22
• 2 实验设备介绍及实验煤样的采集制备22-30
• 2.1 实验设备介绍22-27
• 2.1.1 高压变温吸附解吸实验系统介绍22-24
• 2.1.2 微波发生器24-25
• 2.1.3 扫描电镜仪器25-26
• 2.1.4 低场核磁共振分析仪26-27
• 2.2 实验煤样的采集及制备27-28
• 2.2.1 实验煤样采集27
• 2.2.2 实验煤样制备27-28
• 2.3 本章小结28-30
• 3 微波辐照颗粒煤等温吸附特性研究30-44
• 3.1 等温吸附实验的测定原理及实验步骤30-36
• 3.1.1 等温吸附实验的测定原理30-31
• 3.1.2 等温吸附实验的测定步骤31-36
• 3.2 等温吸附实验的结果对比分析36-42
• 3.3 本章小结42-44
• 4 微波辐照对颗粒煤孔隙结构的影响分析44-68
• 4.1 实验煤样的工业分析参数44-47
• 4.2 颗粒煤的扫描电镜成像实验47-54
• 4.2.1 扫描电镜成像原理47-48
• 4.2.2 扫描电镜成像实验步骤48-49
• 4.2.3 颗粒煤扫描电镜成像分析49-54
• 4.3 颗粒煤的低场核磁共振实验54-67
• 4.3.1 低场核磁共振原理54-55
• 4.3.2 低场核磁共振实验步骤55-56
• 4.3.3 基于低场核磁共振的颗粒煤孔隙度研究56-58
• 4.3.4 基于低场核磁共振的颗粒煤孔隙分布规律研究58-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 微波辐照颗粒煤作用机理分析及实验结果验证68-76
• 5.1 微波辐照颗粒煤的作用机理分析68-70
• 5.1.1 在线式和离线式外加场的区别68-69
• 5.1.2 微波辐照对颗粒煤的作用机理分析69-70
• 5.2 微波辐照颗粒煤吸附特性改变的实验验证70-75
• 5.2.1 微波辐照颗粒煤解吸速率曲线对比分析71-72
• 5.2.2 微波辐照颗粒煤累计解吸总量对比分析72-73
• 5.2.3 微波辐照颗粒煤解吸实验结果分析与讨论73-75
• 5.3 本章小结75-76
• 6 研究结论及展望76-78
• 6.1 主要结论76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-84
• 作者简历84-86
• 学位论文数据集86

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本文编号：338668