一种监测瓦斯水合分离反应过程温度场特征变化的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤炭领域。
【背景技术】
[0002]煤矿瓦斯是以CH4为主体烃类混合气体，产生于煤的生成和变质过程，CH4也是具有极高温室效应的气体，它的温室效应高出CO2的20倍有余，对臭氧层损害作用为CO2的7倍，在煤矿生产中，大量瓦斯通过矿井通风排空，对大气环境造成严重影响，同时，CH4气体也是一种优质、高效、洁净和安全的新能源，与煤体燃烧相比，瓦斯燃烧所产生的灰份量为煤体燃烧的6.8 X 10—3，二氧化硫释放量为煤体燃烧的1.4 X 10—3，二氧化碳释放量为煤体燃烧的
0.6XH4可作为工业燃料、化工原材料和生活燃料等。因此，合理利用瓦斯资源是十分必要的。
[0003]目前由于现有技术与设备对低浓度瓦斯利用的限制，致使瓦斯利用量相对较少，利用率偏低，瓦斯水合固化分离方法，可实现低浓度瓦斯有效分离提纯的目的，该技术具有分离条件温和、含气率高、储存安全等特性，而瓦斯水合固化过程中约束于热质传递条件的影响，因此，瓦斯水合分离过程温度场分布及传热控制是瓦斯水合固化分离技术的关键，而目前并未有在瓦斯水合分离过程的温度监测方法及温度监测装置，因此发明了一种监测瓦斯水合分离反应过程温度场特征变化的装置及方法，可控制瓦斯水合分离过程温度场分布与操作温度/压力、水合分离速率、水合物纯度等影响因素相互作用，为瓦斯的利用提供了新的解决方案。。
【发明内容】
[0004]本发明为了满足对瓦斯水合分离过程的温度监测方法及装置的需求，提出了一种监测瓦斯水合分离过程温度场特征变化的装置及方法。
[0005]—种监测瓦斯水合分离过程温度场特征变化的装置，它包括瓦斯储罐1、开气截止阀2、空气压缩机3、气体增压栗4、气体干燥筒5、进气截止阀6、压力传感器7、高低温控制器
8、阵列式温度传感器9、数据采集器10、工控机11和可视反应釜12;
[0006]瓦斯储罐I用于储存瓦斯;空气压缩机3和气体增压栗4用于将瓦斯储罐I中的瓦斯压入可视反应釜12内；
[0007]可视反应釜12用于放置溶液，且为瓦斯和溶液发生反应提供场所;可视反应釜12的顶端设置有进气孔14;
[0008]开气截止阀2设置在瓦斯储罐I和气体干燥筒5之间，用于控制气路的开通和断开；
[0009]气体干燥筒5用于干燥瓦斯储罐I输出的瓦斯；
[0010]进气截止阀6设置在气体干燥筒5和压力传感器7之间，用于控制可视反应釜12内的进气；
[0011]压力传感器7设置在可视反应釜12的进气孔14处，用于实时监测可视反应釜12内的压力，且将监测的压力发送至数据采集器10;
[0012]可视反应釜12设置在高低温控制器8内，高低温控制器8用于为可视反应釜12提供反应温度；
[0013]阵列式温度传感器9呈弯曲分布，且从下至上分η层分布在可视反应釜12内的溶液液面以下，用于实时监测可视反应釜12内的温度;阵列式温度传感器9将监测的温度发送至数据采集器10;η为大于等于3的正整数；
[0014]数据采集器10用于将接收到的温度和压力发送至工控机11;
[0015]工控机11用于对阵列式温度传感器9和压力传感器7进行校准和调零，同时接收数据采集器10发送的温度和压力。
[0016]—种监测瓦斯水合分离过程温度场特征变化的方法，该方法是基于一种监测瓦斯水合分离过程温度场特征变化的装置实现的;该方法的具体步骤如下:
[0017]步骤一、检查一种监测瓦斯水合分离过程温度场特征变化的装置的气密性，待气密性检测合格后，进行下一步；
[0018]步骤二、将按浓度配比好的溶液或纯水注入可视反应釜12内，并浸没阵列式温度传感器9，封闭可视反应釜12的盖子；
[0019]步骤三、工控机11对阵列式温度传感器9和压力传感器7进行校准和调零，同时通过设置高低温控制器8的温度，保持可视反应釜12内的温度至指定值；
[0020]步骤四、开启开气截止阀2和进气截止阀6，瓦斯储罐I内的瓦斯通过空气压缩机3和气体增压栗4的作用，使瓦斯通过气体干燥筒5干燥后由供气孔14压入可视反应釜12内；
[0021]步骤五、阵列式温度传感器9将监测的温度通过数据采集器10发送至工控机11;压力传感器7将监测的压力通过数据采集器10发送至工控机11;工控机11记录、存储、显示温度和压力；
[0022]步骤六、当工控机11上显示达到目标压力时，关闭开气截止阀2和进气截止阀6。
[0023]有益效果:本发明公开了一套装配多层位立体分布温度传感器的瓦斯水合分离实验装置及方法。多层位立体分布温度传感器(阵列式温度传感器)在瓦斯水合分离实验中的应用方法:利用气体增压系统把抽采瓦斯压入实验装置(可视反应釜)中，在装置中与动力学、热力学促进剂构成的溶液中充分接触，将在一定的温度条件下使瓦斯中的甲烷形成水合物，利用反应装置中的多层位立体分布温度传感器监测在整个水合物形成的过程中溶液不同层位的温度变化。
[0024]本发明方法及装置，直观明了的把水合分离过程的传热及温度变化的过程以数字变化的形式显示出来。能够满足进行瓦斯甲烷水合分离过程温度场分布测定及传热控制的需要。本发明的装置和方法，填补了现今煤矿瓦斯水合分离过程温度场特征获取装置及方法的空白，能够准确测定反应过程中温度场数据，满足了对瓦斯水合分离过程中的传热传质监测方法及装置的需求，同时，对瓦斯利用新技术的发展提供了技术支撑，该设备具有可靠性强、成本低、适用范围广、控制方便，易于改造升级等优点。本发明适用于实时监测其他温度变化。
【附图说明】
[0025]图1为一种监测瓦斯水合分离反应过程中温度场特征变化的装置的结构示意图；
[0026]瓦斯储罐1、开气截止阀2、空气压缩机3、气体增压栗4、气体干燥筒5、进气截止阀
6、压力传感器7、高低温控制器8、阵列式温度传感器9、数据采集器10、工控机11、可视反应釜12、可视窗口 13、进气孔14。
【具体实施方式】
[0027]【具体实施方式】一、参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种监测瓦斯水合分离过程中温度场特征变化的装置，它包括瓦斯储罐1、开气截止阀2、空气压缩机3、气体增压栗4、气体干燥筒5、进气截止阀6、压力传感器7、高低温控制器8、阵列式温度传感器
9、数据采集器1、工控机11和可视反应釜12;
[0028]瓦斯储罐I用于储存瓦斯;空气压缩机3和气体增压栗4用于将瓦斯储罐I中的瓦斯压入可视反应釜12内；
[0029]可视反应釜12用于放置溶液，且为瓦斯和溶液发生反应提供场所;可视反应釜12的顶端设置有进气孔14;
[0030]开气截止阀2设置在瓦斯储罐I和气体干燥筒5之间，用于控制气路的开通和断开；
[0031]气体干燥筒5用于干燥瓦斯储罐I输出的瓦斯；
[0032]进气截止阀6设置在气体干燥筒5和压力传感器7之间，用于控制可视反应釜12内的进气；
[0033]压力传感器7设置在可视反应釜12的进气孔14处，用于实时监测可视反应釜12内的压力，且将监测的压力发送至数据采集器10;
[0034]可视反应釜12设置在高低温控制器8内，高低温控制器8用于为可视反应釜12提供反应温度；
[0035]阵列式温度传感器9呈弯曲分布，且从下至上分η层分布在可视反应釜12内的溶液液面以下，用于实时监测可视反应釜12内的温度;阵列式温度传感器9将监测的温度发送至数据采集器10;η为大于等于3的正整数；
[0036]数据采集器10用于将接收到的温度发送至工控机11;
[0037]工控机11用于对阵列式温度传感器9和压力传感器7进行校准和调零，同时接收数据采集器10发送的温度和压力。
[0038]本实施方式中，高低温控制器8为可视反应釜12的提供反应温度;可视反应釜12内放置溶液，开启开气截止阀2和进气截止阀6，瓦斯储罐I通过空气压缩机3和气体增压栗4的作用，使瓦斯通过气体干燥筒5干燥后压入可视反应釜12内；瓦斯