煤层瓦斯抽采系统与方法

文档序号:25726698发布日期:2021-07-02 21:13阅读:来源:国知局

技术特征:

1.煤层瓦斯抽采系统,包括抽采管(1),其特征在于:所述抽采管(1)上设有水气分离罐(2)和抽采泵(3),所述抽采管(1)抽采的瓦斯在所述水气分离罐(2)内重力分离出液体后,从所述水气分离罐(2)上部的排气口排出,所述水气分离罐(2)的底端设有泄水口(4),所述泄水口(4)的下方设有泄水阀芯(5),所述泄水阀芯(5)的头部呈锥形,并通过弹性元件(6)以一定的弹力封堵在所述泄水口(4)上。

2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:还包括内罐(7),所述内罐(7)内形成有密闭的离心分离室(8),所述内罐(7)上设有与所述离心分离室(8)连通的第一出口(9)、第二出口(10)和瓦斯进口(11),所述瓦斯进口(11)与所述抽采管(1)连接;

所述离心分离室(8)内设有旋转件(12),所述瓦斯在所述旋转件(12)作用下在所述离心分离室(8)中旋转,由此借助于离心力将质量不同的杂质气体与瓦斯分离开,并通过第一出口(9)从所述离心分离室(8)排放经清洁的瓦斯,以及通过第二出口(10)从所述离心分离室(8)排放所述杂质气体。

3.根据权利要求2所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:还包括套置在所述内罐(7)外的外罐(14),所述外罐(14)与所述内罐(7)之间形成有密闭的杂质气体收集腔(15),所述第二出口(10)与所述杂质气体收集腔(15)连通,所述杂质气体收集腔(15)通过收集管与杂质气体收集罐(16)连通,所述收集管上设有收集泵。

4.根据权利要求3所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:所述离心分离室(8)自下至上分为进气区(801)、离心分离区(802)和净化室区(803),所述第二出口(10)均布布设在所述离心分离区(802)的侧壁上,所述第一出口(9)设置在所述净化室区(803)的顶部上,所述瓦斯进口(11)设置在所述进气区(801)上。

5.根据权利要求4所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:所述离心分离区(802)内设有多个沿所述内罐(7)径向间隔布置的气体探头(13),所述气体探头(13)和旋转件(12)均与控制器连接。

6.根据权利要求4所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:所述净化室区(803)的内底面为倾斜面,所述净化室区(803)上位于所述倾斜面的最低位置处设有排水口(17),所述排水口(17)通过管道与所述水气分离罐(2)连接。

7.根据权利要求2-6任一项所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:还包括煤层振动增透系统,所述煤层振动增透系统包括:

相变管(18),套置在所述抽采管(1)的抽采端外,所述相变管(18)与所述抽采端的管壁之间形成有储液腔,所述储液腔内填充有液态co2;

加热元件(19),设置在所述储液腔中,用于对所述液态co2加热;

泄能口(20),设置在所述相变管(18)上;

电源(21),为所述加热元件(19)供电。

8.根据权利要求7所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:所述抽采管(1)的抽采端沿横截面圆周方向分隔为交替分布的第一电阻区、第一绝缘区、第二电阻区和第二绝缘区,所述抽采端的端部设有将所述第一电阻区和第二电阻区导通的导向环,所述第一电阻区、第二电阻区和导电环构成所述加热元件(19)。

9.根据权利要求7所述的煤层瓦斯抽采系统,其特征在于:还包括瓦斯储存罐(22)、瓦斯压缩泵(23)和水蒸气冷凝器(24),所述第一出口(9)通过瓦斯收集管依次与所述水蒸气冷凝器(24)、瓦斯压缩泵(23)和瓦斯储存罐(22)连接。

10.一种煤层瓦斯抽采方法,采用权利要求6-9任一项所述的煤层瓦斯抽采系统进行抽采,其特征在于,包括:

将抽采管(1)的抽采端插入钻孔并使用密封器将其密封,接着启动旋转件(12)和抽采泵(3),对煤层进行瓦斯抽采,在抽采过程中瓦斯与水经过水气分离罐(2)时,由于重力作用自由水将沉积在水气分离罐(2)的底部,实现瓦斯的气液分离;

气液分离后的瓦斯将进入离心分离室(8),在旋转件(12)提供的离心力作用下将质量不同的杂质气体与瓦斯分离开,并通过第一出口(9)从离心分离室(8)排放经清洁的瓦斯,以及通过第二出口(10)从离心分离室(8)排放杂质气体,实现瓦斯的提纯;

待管路中瓦斯抽采完成后,向相变管(18)中注入液态co2,启动电源(21),利用加热元件(19)将液态co2加热汽化,并经泄能口(20)释放,对抽采钻孔表面施加爆破振动,使得瓦斯抽采钻孔周围产生裂隙与损伤,增加瓦斯的渗流通道进而增加瓦斯的抽采范围。


技术总结
本发明公开了一种煤层瓦斯抽采系统与方法,旨在将水从抽采瓦斯中分离出,实现瓦斯的提纯。该煤层瓦斯抽采系统,包括抽采管,所述抽采管上设有水气分离罐和抽采泵,所述抽采管抽采的瓦斯在所述水气分离罐内重力分离出液体后,从所述水气分离罐上部的排气口排出,所述水气分离罐的底端设有泄水口,所述泄水口的下方设有泄水阀芯,所述泄水阀芯通过弹性元件以一定的弹力封堵在所述泄水口上。

技术研发人员:彭康;张允;隆清明;文志杰;左宇军;彭守建
受保护的技术使用者:中南大学
技术研发日:2021.04.06
技术公布日:2021.07.02
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