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专利号: 2022103666678
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 石油、煤气及炼焦工业;含一氧化碳的工业气体;燃料;润滑剂;泥煤
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:包括保护运移系统、变压注液系统、超声波震荡系统和中央控制系统(5);在煤层掘进巷道向煤层(13)水平钻设有一排进液孔和一排出液孔,进液孔与出液孔上下一一对应,进液孔和进液孔相距3.0±0.5m,所述煤层注液原位改性脱硫装置置于煤层掘进巷道中;

所述保护运移系统包括保护箱体(3)、移动轮(11)和液仓(8),移动轮(11)安装在保护箱体(3)的底部,保护箱体(3)的内腔分为上下两部分,液仓(8)设置在下部,中央控制系统(5)安装在上部;

所述变压注液系统包括出液管路(1)、压力传感器(14)、第一传输线缆(2a)、可调节压力泵(7)、进液管(9)和排液管路(6),每个进液孔内安装有一根出液管路(1),出液孔配备有排液管路(6),且进液孔、出液孔的端头采用封孔材料密封;压力传感器(14)通过第一传输线缆(2a)连接中央控制系统(5),压力传感器(14)设置在出液管路(1)出水端的外壁上,可调节压力泵(7)连接在进液管(9)与出液管路(1)之间,进液管(9)的进液口插入液仓(8)内;

所述超声波震荡系统包括超声波发生器(4)、第二传输线缆(2b)和超声波换能器(12),超声波换能器(12)通过第二传输线缆(2b)连接超声波发生器(4),超声波换能器(12)设置在出液管路(1)出水端的外壁上;

所述中央控制系统(5)通过第三传输线缆(2c)分别与可调节压力泵(7)、压力传感器(14)、超声波发生器(4)连接。

2.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所述超声波换能器(12)有三个,沿出液管路(1)的长度方向均匀分布。

3.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所述保护箱体(3)采用不锈钢材质,箱体表面涂有一层纳米复合陶瓷材料。

4.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所述移动轮(11)采用抗冲击的硬质合金制成,在保护箱体(3)的底部设置有四个呈矩形布置的移动轮(11),至少两个移动轮(11)带有刹车。

5.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所述液仓(8)表面涂有酚醛环氧树脂。

6.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所述超声波换能器(12)外壳由镍铬合金制成,表面涂有改性环氧树脂。

7.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所述可调节压力泵(7)配备智能变频器,能够保证不同压力下进行注液作业。

8.按照权利要求1所述的一种煤层注液原位改性脱硫装置,其特征在于:所有出液孔通过各自对应的并联分管(15)接入同一排液管路(6)内。

9.一种煤层注液原位改性脱硫方法,其特征在于,基于权利要求1—7中任一项所述的煤层注液原位改性脱硫装置,包括以下步骤:步骤一、配制清洁液,其配比为0.7—1.0%wt十二烷基聚氧乙烯醚、0.8—1.0%wt次氯酸钠、0.8—1.0%wt过氧化氢、余量为水;

步骤二、进行煤层掘巷,由巷道向煤层水平钻一排进液孔和一排出液孔;

步骤三、将出液管路(1)的出水端水平伸入进液孔中,排液管路(6)伸入出液孔,再将进液孔、出液孔端头采用封孔材料密封,通过中央控制系统(5)开启可调节压力泵(7),液仓(8)内的清洁液通过进液管(9)进入可调节压力泵(7),以高压通过出液管路(1)进入进液孔,压力传感器(14)将进液孔内的压力数据实时传输给中央控制系统(5),中央控制系统(5)根据压力变化采取相应措施;

a、进液孔内压力开始上升,表明清洁液已完全注满进液孔,压裂开始;

b、中央控制系统(5)发出信号,开启超声波发生器(4),超声波换能器(12)开始发出超声波,此时压力数值继续上升;

c、进液孔压力开始下降,表明煤层开裂,出现裂隙网络,出液孔出现液体,表明压裂过程结束;

d、压力传感器(14)检测进液孔压力下降,可调节压力泵(7)由高压转变为低压,并且维持低压,超声波换能器(12)继续工作,促进清洁液与煤层中的硫元素进行氧化作用,使煤中的硫元素转化为可溶于水的离子;

步骤四、随着不断注入清洁液,煤中的硫元素持续溶解于清洁液,从出液孔的排液管路(6)流出,实现煤炭开采前脱硫,清洁作业结束。