《煤吸附甲烷能力影響因素分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、科技創(chuàng)新與應(yīng)用I2015年第9期科技創(chuàng)新煤吸附甲烷能力影響因素分析馮松寶-·z劉瑞余磊(1、宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽宿州2340002、合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽合肥230009)摘要：傳統(tǒng)的煤成氣理論認(rèn)為，煤對(duì)甲烷的吸附能力主要受煤層溫度和壓力等因素的影響。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的一些相關(guān)研究對(duì)該傳統(tǒng)理論提出了不同的看法。文章在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，從煤的粒徑、煤層溫度和壓力、煤中水類型及水含量和煤的顯微組分方面闡述了影響煤吸附甲烷的因素。一般認(rèn)為，煤的主體是交聯(lián)的有機(jī)大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀

2、結(jié)構(gòu)會(huì)促使煤巖表面發(fā)育大量的超微裂隙和氣孔構(gòu)造，為甲烷提供更多的儲(chǔ)集場(chǎng)所。高壓和高溫會(huì)使煤巖表面產(chǎn)生許多裂紋與空隙，甲烷更容易賦存在裂紋與空隙中。高溫高壓也會(huì)加快煤的變質(zhì)速率，煤變質(zhì)程度越高，甲烷含量越大。高壓也會(huì)使甲烷在水中的溶解度變大，流水作用可以帶走大量的甲烷。另外，吸附在煤巖的裂隙與孔隙的水還會(huì)減弱煤對(duì)甲烷的吸附能力。關(guān)鍵詞：煤；甲烷；溫度；壓力；顯微組分；吸附能力引言水在煤中主要以兩種形態(tài)存在，即游離態(tài)和化合態(tài)。李樹(shù)剛等『¨傳統(tǒng)的煤成氣理論認(rèn)為，煤對(duì)甲烷吸附能力主要受煤層溫度和利用wY一9

3、8B型瓦斯常數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，煤巖中含水壓力等因素影響。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的一些相關(guān)研究，這一傳統(tǒng)理量越大，煤對(duì)甲烷的吸附量越小。降文萍等[61運(yùn)用量子化學(xué)MP2計(jì)論不斷得到完善。如李樹(shù)剛等【】1、陳學(xué)習(xí)等目和張?zhí)燔姷瓤趯⒚簶臃旁谒惴椒ǎ芯拷Y(jié)果表明，甲烷分子在煤表面吸水方式使煤表面對(duì)水溫度不變，不同含水量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著含水量增加，煤分子的吸附勢(shì)阱遠(yuǎn)大于甲烷分子的吸附勢(shì)阱，煤對(duì)甲烷的吸附量隨對(duì)甲烷的吸附量不斷減少；藺亞兵等問(wèn)認(rèn)為，在恒溫下，煤級(jí)不同會(huì)煤中水分的含量增加而減小。值得

4、注意的是，地下水與甲烷共存于導(dǎo)致煤吸附甲烷的含量不同，這主要是由于溫度變化引起煤巖粒徑煤層之中，由于地下水的運(yùn)移，一方面驅(qū)動(dòng)著裂隙和孔隙中甲烷的發(fā)生變化；張時(shí)音等【習(xí)貝0認(rèn)為，煤級(jí)不同會(huì)導(dǎo)致煤巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變運(yùn)移；另一方面又帶動(dòng)溶解于水中的甲烷一起流動(dòng)。盡管甲烷在水化，從而影響吸附擴(kuò)散系數(shù)，當(dāng)煤巖表面過(guò)渡孔和微孔的數(shù)量增多中的溶解度很小，但是在地下深處壓力特別大的地方，甲烷能大量時(shí)，吸附擴(kuò)散速率就會(huì)變小。許滿貴等發(fā)現(xiàn)，壓力也會(huì)影響煤體吸溶解水里，特別是在地下水交換活躍的地區(qū)，水能從煤層中帶走大附能力

5、，壓力大會(huì)使煤巖粒徑大小發(fā)生劇烈的變化，煤的吸附量也量的甲烷氣體，使甲烷含量明顯減少。同時(shí)，水吸附在煤巖的裂隙和會(huì)隨之發(fā)生變化?？梢钥闯?，煤對(duì)甲烷吸附能力是受多種因素的影孔隙中，使煤巖的表面張力變大，特別是水中溶解了大量可溶性物響。為此，筆者依照近十年來(lái)的文獻(xiàn)資料，對(duì)該領(lǐng)域的研究進(jìn)展與成質(zhì)元素使表面張力更大，導(dǎo)致甲烷進(jìn)入煤巖的孑L隙的阻力變大，減果進(jìn)行總結(jié)，并根據(jù)其發(fā)展的趨勢(shì)提出自己的看法。弱了煤對(duì)甲烷的吸附能力。因此，地下水的活動(dòng)不利于煤對(duì)甲烷的l煤的粒徑對(duì)煤體吸附能力的影響吸附。煤孔隙表面對(duì)甲烷

6、具有很強(qiáng)的吸附能力，其中物理吸附占主4煤的顯微組分對(duì)吸附能力的影響導(dǎo)，甲烷的吸附量與煤的孔隙體積以及孔隙表面積的大小有關(guān)。對(duì)鏡質(zhì)組與殼質(zhì)組和惰質(zhì)組相比，氧含量較高，氫含量中等，揮發(fā)煤的吸附機(jī)理及特性進(jìn)行研究，可以為煤和煤成氣勘探開(kāi)發(fā)提供重分中等，碳含量低。在高溫高壓的環(huán)境中，鏡質(zhì)組可生成少量的油和要的理論依據(jù)。前人對(duì)粒徑影響煤體吸附性能的研究發(fā)現(xiàn)，在煤體較多的甲烷。雖然前人研究發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，惰質(zhì)組吸附能力高孔隙的比表面積中，微孔的吸附是最主要的【搠。張?zhí)燔姷炔杉瘞追N于鏡質(zhì)組，但是鏡質(zhì)組中的均質(zhì)

7、鏡質(zhì)體裂隙發(fā)育，并且鏡質(zhì)體的網(wǎng)高瓦斯礦井的煤樣，分別制成了粒徑大小不同的五種試樣，使用狀結(jié)構(gòu)發(fā)育，可以為甲烷提供很好地儲(chǔ)集場(chǎng)所。同時(shí)，一個(gè)甲烷分子WY一98B吸附常數(shù)測(cè)定儀，在同一溫度下進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)煤的粒徑是由一個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子組成，因此要產(chǎn)生大量的甲烷必須要在0．0960．150mm的范圍內(nèi)時(shí)，隨著粒徑的變小煤的吸附量增大。有足夠的氫原子，而鏡質(zhì)組中氫含量比惰質(zhì)組中的高，則在一定條理論上認(rèn)為，煤對(duì)甲烷的吸附能力與孑L隙度、空隙比表面積和微孔件下，鏡質(zhì)組中的氫原子與碳原子結(jié)合形成甲烷后，消耗大

8、量的氫比表面積均呈正相關(guān)關(guān)系。煤的比表面積增大是由于粒徑減小，比原子，為甲烷提供儲(chǔ)存空間。表面積增大使甲烷吸附位增多，甲烷吸附量變大，但當(dāng)粒度過(guò)小時(shí)，5結(jié)束語(yǔ)顆粒內(nèi)部空間遭到破壞，煤的比表面積就不會(huì)發(fā)生顯著變化，甲烷雖然國(guó)內(nèi)近年來(lái)在煤對(duì)甲烷吸附能力的影響因素的研究領(lǐng)域的吸附量就不會(huì)有改變。此外，煤巖顆粒的分選性也會(huì)影響煤體吸里取得了豐碩的成果，該領(lǐng)域的理論體系得到不斷地完善，但這些附能力，如果煤巖顆粒分選性差，顆粒間被大量的泥質(zhì)或砂質(zhì)充填，成果基本都是在定性的研究煤對(duì)