發(fā)布時(shí)間：2021-06-29 12:57

　　礦井瓦斯（煤層氣）不僅是一種災(zāi)害源,也是一種綠色能源,煤層氣開發(fā)有利于優(yōu)化國家能源結(jié)構(gòu)并控制煤礦瓦斯事故。針對我國煤層“高儲(chǔ)低滲”的瓦斯賦存特征,強(qiáng)化瓦斯抽采技術(shù)被廣泛提出,其核心思想是通過人為擾動(dòng)改變儲(chǔ)層物性結(jié)構(gòu)以達(dá)到促進(jìn)瓦斯解吸或增透的目的。然而,傳統(tǒng)的煤層水力化增透技術(shù)極易導(dǎo)致水鎖傷害,新興的物理化學(xué)增透措施也都存在著工藝復(fù)雜、能耗高、污染嚴(yán)重等局限性。本文以煤層瓦斯的微波注熱增產(chǎn)為背景,以微波輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為基礎(chǔ),借助理論分析、物理實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬等手段深入研究了微波輻射下煤體熱力響應(yīng)及其流-固耦合機(jī)制,得到以下重要成果:首先,介紹了微波輻射系統(tǒng)并建立了微波場內(nèi)煤的多相多孔介質(zhì)模型,利用該模型研究了煤的微波熱力響應(yīng)機(jī)制。發(fā)現(xiàn)微波輻射煤體熱效應(yīng)包括介質(zhì)損耗產(chǎn)熱、水分蒸發(fā)散熱、煤體內(nèi)部對流換熱及表面對流散熱;高溫下,液態(tài)水蒸發(fā)為水蒸汽并溢散到空氣中,煤體溫度的不均勻分布導(dǎo)致水分蒸發(fā)呈現(xiàn)異步性,從而引起高壓蒸汽噴溢,繼而造成煤體損傷;微波功率的提高會(huì)增大煤體升溫的異步性及不均勻性,而煤體含水飽和度的增大有助于提高其升溫速率。其次,利用紅外光譜研究了微波對煤體分子結(jié)構(gòu)的改造過程,利用掃描電... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：205 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

褐煤(a)、無煙煤(b)及煙煤(c)的分子堆疊結(jié)構(gòu)

圖 1-7 微波干燥過程中煤的溫度曲線Fig. 1-7 The temperature curve of coal duringmicrowave drying現(xiàn)狀孔裂隙結(jié)構(gòu)，微波熱效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致煤中其分子結(jié)構(gòu)；水分及礦物質(zhì)的脫除可能會(huì)生的熱應(yīng)力可能會(huì)改造其裂隙結(jié)構(gòu)。微波波交互作用的基礎(chǔ)[104]。用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）證實(shí)微基團(tuán)減少，脂肪烴與芳香烴比值降低，這 X 射線衍射（XRD）發(fā)現(xiàn)微波會(huì)促使煤時(shí)間的延長煤體對水的接觸角逐漸增大，究發(fā)現(xiàn)微波輻射后，煤體官能團(tuán)均有不基（-COOH）的劇烈分解會(huì)導(dǎo)致煤體親e 分析了微波輻射下煤體元素分布及紅外

證實(shí)微波干燥有利于煤體內(nèi)部閉合孔的的收縮力可能會(huì)導(dǎo)致煤體部分孔隙坍塌在煤中添加 NaCl 溶液可以降低孔隙分 法、壓汞法和掃描電鏡研究了不同干燥明：相比于真空干燥與熱風(fēng)干燥，微波[113]；胡國忠等利用液氮吸附法和壓汞特性測定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著微體積呈“降-升-降”的趨勢，第一次下隙閉合，上升原因在于水及有機(jī)小分子的[114]；代少華利用低場核磁共振測定樣總孔隙及微孔容積呈“增-減-增”的蒙褐煤孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，他們將微波：①收縮力塌孔、②射流力疏孔、③有，褐煤比表面積逐漸減小，而平均孔徑了類似規(guī)律[117]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]基于多物理場的褐煤微波熱解制氣特性及機(jī)理研究[D]. 王晴東.武漢科技大學(xué) 2016
[3]基于等效基質(zhì)尺度的煤體力學(xué)失穩(wěn)及滲透性演化機(jī)制與應(yīng)用[D]. 盧守青.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
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[7]可溶有機(jī)質(zhì)對煤層瓦斯儲(chǔ)運(yùn)特性影響機(jī)理研究[D]. 季淮君.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[8]煤巖電脈沖應(yīng)力波致裂增滲行為與機(jī)理[D]. 李恒樂.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
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碩士論文
[1]微波輻射對褐煤干燥及脫水煤水分復(fù)吸的影響[D]. 景凱歌.太原理工大學(xué) 2015
[2]微波輻照顆粒煤瓦斯吸附改性的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 代少華.河南理工大學(xué) 2015
[3]低滲透煤層氣注熱開采及其滲透規(guī)律研究[D]. 李志偉.太原理工大學(xué) 2015
[4]微波場作用對煤的瓦斯吸附解吸特性影響的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 黃興.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[5]微波作用下煤層氣解吸滲流規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張樂樂.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2015
[6]微波加熱開采煤層氣解吸滲流過程數(shù)值模擬研究[D]. 崔宏達(dá).遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2015
[7]準(zhǔn)東煤微波熱解特性的初步實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙彥博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[8]微波熱解條件下準(zhǔn)東煤煤焦結(jié)構(gòu)變化過程及其反應(yīng)性研究[D]. 方來熙.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]澳洲褐煤射頻干燥技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 張寧.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[10]水力化措施中的水鎖效應(yīng)及其解除方法實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉謙.中國礦業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3256486