WY98A吸附常数ab值测定仪技术.docx

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WY98A吸附常数ab值测定仪技术

WY-98A吸附常数测定仪技术研究报告

第一章研究背景

随着科学技术在煤矿行业的普及，现煤矿行业对于技术与技术数据的要求也日益渐增，尤其在煤矿行业中的高危矿井—高瓦斯矿井在瓦斯治理与研究中更是显得尤为重要，因此在瓦斯治理、瓦斯研究技术中精确数据更是重中之重。

为此现国内很多科研单位成立了相关资质部门为一些煤矿做专业数据的研究，更有甚者一些大型煤矿更是出资建立自己的煤矿的研究部门。

近年来接连发生数起一次死亡百人以上的特别重大事故，教训十分沉痛；瓦斯事故比例高，人员伤亡大，在特大事故中80％以上是瓦斯事故，每年因瓦斯事故造成的死亡人数约2000人，占事故总死亡人数的近1／3。

因此，预防瓦斯事故是我们工作的重中之重。

党中央和国务院对煤矿安全生产工作非常重视，多次做出批示，召开会议，下达文件，强调必须以对人民高度负责的精神，把煤矿安全生产工作真正落到实处，坚决遏制重特大事故多发的势头。

同时采取了一系列重大举措，组建了国家安全生产监督管理总局，下设国家煤矿安全监察局，建立了垂直管理的煤矿安全监察体系，加强了对煤矿安全生产工作的组织领导。

相继颁布了《安全生产法》、《安全生产许可证条例》、《国务院关于预防煤矿安全生产事故的特别规定》等法律法规，使安全生产工作纳入法制化和规范化的轨道。

中央财政加大了对煤矿安全生产的投入力度，2002～2005年，国家先后安排89亿元国债资金，用于支持国有煤矿瓦斯治理和监控等安全技术改造。

通过各方面的努力，国有重点煤矿的安全状况得到了改善，瓦斯防治工作有了很大进展，2004年瓦斯抽采总量达到19．29亿m3，同比增加4．08亿m3，增幅为26．8％。

在进行了瓦斯抽采的矿务局（公司）中，有7个局（公司）抽采总量超过1亿m3。

瓦斯利用总量为6．03亿m3，利用率平均为31．2％，其中瓦斯发电约占1／10，装机总容量为9万kW，其余全部为民用燃气。

装备安全监控系统509套，高、突矿井装备率为100％，便携式瓦斯检测仪共使用104049台，同比增加11008台，平均每个矿井使用175台。

由此可见现煤矿行业对于技术数据与安全的重视。

安顺煤矿自2008年9月由永煤集团托管以来对于本矿的瓦斯治理、瓦斯研究方面一直以来就高度重视，特此为了能进一步研究与治理我矿的瓦斯，我矿在08年就已请重庆煤科院在我矿进行对瓦斯的各种数据的实验，其中就有在9100工作面做出的瓦斯吸附常数a、b值的数据，进而为我矿的瓦斯治理、研究做出了非常重大的贡献。

随着本矿的工作推进现我矿的瓦斯治理、研究已不局限于9100工作面的工作，在已结束的9100、9102、9104以及9103工作面中我们在瓦斯治理、研究中所使用的数据一直以来都是使用的08年实验中所得到的数据，针对于现在不同的巷道以前9100的数据已不在准确不能准确有效的开展瓦斯区域效检工作，不能准确的收集瓦斯含量数据、更不能准确的研究出我矿的瓦斯赋存规律。

为解决这一问题，使我矿在瓦斯治理于瓦斯研究方面的数据更为准确且在瓦斯治理研究方面更上一个台阶，我矿现已申请购买吸附常数测定设备WY-98A吸附常数测定仪。

第二章研究目的及意义

常数a、b即为煤的吸附常数，决定着煤样在不同压力下吸附瓦斯量的多少，因此煤的瓦斯吸附常数是衡量煤吸附瓦斯能力大小的指标。

a值的物理意义是当瓦斯压力趋向无穷大时，煤的可燃质极限瓦斯吸附量。

针对瓦斯区域效检工作、瓦斯含量数据收集及研究我矿的瓦斯赋存规律这些工作中我们所需要的瓦斯吸附常数a、b值数据不准确的情况，我矿购买WY-98A吸附常数测定仪就是为了能精确的计算出以上所诉的吸附常数a、b值来满足于我们能把每条巷道的煤样进行实验，取得准确的a、b值数据。

为收集数据、瓦斯研究获得更准确的数据，获得研究上的更大进展。

第三章研究过程

对WY—98A吸附常数测定仪的研究

一、用途：

主要用于煤矿瓦斯含量测定过程中测定煤对瓦斯的吸附常数（a,b值）。

然后即可利用井下实际测定的瓦斯压力，计算煤层吨煤瓦斯含量。

该仪器采用美国的传感器技术，计算机监测，计算机全自动控制充气阀门和操作程序，测量过程和结果符合中华人民共和国煤炭工业标准MT/T752-1997《煤甲烷吸附量测定方法》,是一种可自动存储、打印测量结果和吸附等温线的智能化测定仪。

二、工作原理：

煤体中大量的微孔表面具有表面能，当气体与内表面拭接触时，分子的作用力使甲烷气体分子在表面上浓集，称为吸附。

气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少，为脱附过程，表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和脱附速率相等，为吸附平衡。

煤对甲烷的吸附为物理吸附。

当吸附剂和吸附质特定时，吸附量与压力和温度呈函数关系，即：

X=f（T,P）

（1）

当温度恒定时：

X=f（P）T

（2）

式

（2）称为吸附等温线，在高压状态下煤对甲烷的吸附符合朗格缪尔（Langmuir）方程：

（3）

式中：

T—温度，℃

p—压力，Mpa

X—p压力下吸附量，cm3/g

a—吸附常数，当p→∞时，即为饱和吸附量cm3/g

b—吸附常数，bMPa-1

高压容量法测定煤的甲烷吸附量的方法是：

将处理好的干燥煤样，装入吸附罐，真空脱气，测定吸附罐的体积，向吸附罐中充入一定体积的甲烷，使吸附罐内的压力达到平衡，部分气体被吸附，部分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入甲烷体积，扣除剩余体积内的游离体积，即为吸附体积，连接起来即为吸附等温线。

三、仪器的软、硬件组成

WY-98A型吸附常数测定仪主要由计算机、仪器主机、真空泵、真空计及附属电缆、管件等组成。

由仪器主机内的传感器将压力、温度转变成电压信号传送给计算机内的数据采集卡，然后由计算机软件进行计算、分析和存储，并对整个过程进行监控。

1、软件

软件的主界面及各控件的功能如图1所示。

图1测定前程序主界面

具体各部分控件功能说明如下：

a.压力表控件，显示仪器充气罐、吸附罐1、吸附罐2内表压力。

b.指示灯控件：

显示各阀门的开、关状态，灯亮为开，反之为关。

c.吸附量-压力曲线显示窗口：

显示两个煤样在不同压力下的吸附量值所构成的折线图。

d.压力-时间曲线显示窗口：

显示两个吸附罐内压力随时间的变化曲线。

e.温度控件：

煤样罐水浴温度及室内温度显示控件。

该控件显示了水浴温度及室内温度、加热器的工作状态及脱气、测试时水浴温度的设定值。

灯亮意味着加热器和搅拌电机的启动。

f.提示栏：

显示仪器当前状态。

e.工具栏：

通过点击工具栏可实现各种功能。

图2工具栏

工具栏操作：

1）

打开文件（见下文）

2）

输入工业分析数据用于打印和永久存储。

（见下文）

2）

打印预览（见下文）

3）

打印报告（见下文）

4）

开始实验（见下文）

5）

时间设定

点击后出现的对话框如图3所示：

图3时间设定对话框

仪器默认的时间设定为：

脱气为240分钟；脱气完成或平衡结束前30秒时声光提示；共测定7个点的数据，第1～2点每点需420分钟，第3～7点每点需240分钟。

在调试仪器或其它情况下这此可以修改这些时间设置。

最后单击”确认”。

该修改过程在实验开始前后任何时间均可进行，并对此后的实验过程有效。

6）

临时存盘

实验过程没有完成前被中断时，可把已做完的数据保存下来。

7）

察看本次实验过程数据，点击后出现的对话框如图4。

图4查看实验过程数据

8）

察看以往实验过程数据，点击后出现的对话框如图5。

图5查看以往实验过程数据

9）

设置充气压力，点击后出现的对话框如图6所示：

图6充气压力设定

2、硬件

WY-98A型吸附常数测定仪硬件主要由计算机、仪器主机、真空泵、真空计及附属电缆、管件等组成。

四、测定过程

1、煤样处理

a）采集煤层全厚样品（或分层），除去矸石，四分法缩分成1kg,标准采样要素，装袋，备用；

b）取送样的一半全部粉碎，通过0.17～0.25mm筛网，取0.17～0.25mm间的颗粒，称出100g,放入量皿。

其余煤样分别测定水分（Mad）、灰分（Ad,Aad）、挥发分（Vdaf）和真密度TRD20等；

c）将盛煤样的称量皿放入干燥箱，恒温到100℃,保持到1h取出，放入干燥器内冷却；

d）称煤样和称量皿总质量G1，将煤样装满吸附罐，再称剩余煤样和称量皿质量G2。

2、将处理好的煤样（约20g～30g）装入吸附罐内的煤样瓶内。

3、打开计算机电源，待计算机完成启动程序后，再打开仪器电源；打开瓦斯钢瓶开关。

左键双击桌面快捷方式中的图标

，启动仪器测试程序后屏幕显示程序主界面如图1所示。

4、待气泵达到工作压力后，点击工具栏图标

，弹出如图7所示对话框。

在此输入编号、重量、比重等数据，设定实验温度（一般情况下采用默认值，不需改动）。

然后单击“煤样1文件名”，弹出如图8的对话框，选择您想要保存的路径并输入文件名后单击“保存”。

同样设定煤样2的路径。

这样就事先设定好了两个煤样的路径与文件名。

单击“开始实验”，再进行充气压力设定（如图6，一般情况下采用默认值，不需改动）。

然后开始测定。

以下实验过程除换水、调节微调阀以外完全为计算机自动控制进行。

图7开始实验对话框

图8设定路径与文件名

5、仪器自动打开脱气阀、煤样罐1、罐2的阀门，关闭充气阀、通大气阀，仪器启动真空泵开始脱气。

6、仪器关闭煤样罐1、煤样罐2阀门，再关闭脱气阀，结束脱气。

水浴温度由60℃变为30℃，为缩短实验进程，可打开放水阀放出热水，由注水口注入冷水，使水温下降，直至30℃时仪器会进行下一步的操作（注意：

换水时水位必须保持在加热管以上）；

7、仪器打开气源、充气阀，向充气罐内充气后关闭充气阀。

此时可手动由小到大地调节仪器背面的微调阀，使充气的速度不至于太快或太慢，如果3分钟内还能充至设定压力，仪器自动结束充气。

打开煤样罐1阀，由充气罐向罐1放气。

8、向煤样罐2内充气，步骤与7相同。

9、煤样开始吸附平衡的过程。

此时，压力-时间窗口显示出两个煤样罐内压力随时间的变化。

平衡结束后即完成了两个煤样第1个点的测定。

10、重复7、8、9的操作步骤，完成共7个吸附平衡点的操作。

至此，实验结束。

在实验结束时，计算机将两个煤样实验结果按照第4步设定的路径与文件名自动保存。

同时将实验过程中的一系列数据自动保存在”d:

\”根目录下的一个文件中，该文件以“煤样1编号_煤样2编号”命名，在结束实验后任何时候都可以察看其内容，方法如图5。

11、退出程序：

单击菜单中的”文件/退出程序”。

12、实验的原始数据、吸附曲线、计算结果等可有计算机通过报表的形式打印出来。

第四章结论

WY-98A型吸附常数测定仪为全部计算机监测监控的智能化吸附常数测定仪，自动存储，打印测试结果和吸附等温线的智能化吸附常数测定仪。

WY-98B型为计算机监测，吸附温度计算机监控，充气阀门计算机声光提示人工调节，自动存储、打印测试结果和吸附等温线的智能化吸附常数测定仪。

技术特点：

采用美国、德国传感器和控制技术，运用计算机对吸附常数测定过程进行监控和数据处理，自动存储、打印测定结果和吸附等温线。

测试结果准确，操作简单。

我国的产煤量在世界上屈指可数，但又是能源贫乏国家之一，而且也是煤矿事故多发的国家。

为此我们要进行设备技术上的创新与改革来抵制煤矿瓦斯事故频发的势头，以设备技术改革为导向的安全方针是明智之举。

我们要想在煤矿行业中独树一帜就要在技术方面做到领先。

总而言之我们要对技术改革与创新存有自己的热心，时刻在工作中发掘问题，充分发挥自我的想象空间，以解决问题为目的的进行工作，在工作中创新，为煤矿行业的安全生产提供保障。