[發明專利]一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201911110837.0
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110793980B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 胡國忠;朱健;何文瑞;秦偉;楊南;李康;賈麗明
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01N7/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 劉珊珊

1.一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置，其特征在于：包括氣體吸附解吸系統、波導-天線復合饋入式微波系統和測量控制系統；

所述氣體吸附解吸系統包括耐高壓氣體吸附解吸罐(1)、耐壓管路(3)、真空泵(6)、集氣瓶(8)、注氣瓶(12)、廢氣收集瓶(15)、微波盒體(33)、降溫風扇(22)、高壓轉化器(21)和注水槽(26)，在耐高壓氣體吸附解吸罐(1)上設置有連通內腔的注水孔(29)和進出氣孔(20)，耐壓管路(3)包括一條主管路和三條支管路，主管路的一端與進出氣孔(20)密封連接，主管路的另一端同時連通三條支管路的一端，三條支管路的另一端分別連通廢氣收集瓶(15)、集氣瓶(8)和注氣瓶(12)；

在耐壓管路(3)的主管路上設置有放空閥(18)和壓力計Ⅰ(32)，在連接廢氣收集瓶(15)的支管路上設置有真空泵(6)、真空閥(4)、真空計(5)和閥門Ⅲ(16)，在連接集氣瓶(8)的支管路上設置有閥門Ⅰ(11)、冷卻罐(10)和氣體流量計(9)，在連接注氣瓶(12)的支管路上設置有閥門Ⅱ(14)和壓力計Ⅱ(13)；

所述波導-天線復合饋入式微波系統包括石英玻璃(25)、微波天線(30)、波導管(24)、微波發生器(23)和微波智能調節器(17)，通過微波智能調節器(17)調節微波發生器(23)產生的微波參量，微波發生器(23)產生的微波通過微波天線(30)傳導；石英玻璃(25)覆蓋在耐高壓氣體吸附解吸罐(1)罐蓋的外表面，微波天線(30)的一端與微波發生器(23)連接，另一端穿過石英玻璃(25)從耐高壓氣體吸附解吸罐(1)罐蓋上的天線孔伸入耐高壓氣體吸附解吸罐(1)的內腔，耐高壓氣體吸附解吸罐(1)的內腔、波導管(24)和石英玻璃(25)的軸線在同一條直線上，且所有微波天線(30)環繞該直線均勻分布；

所述測量控制系統包括監測控制器(7)、溫度傳感器(2)、真空計(5)、氣體流量計(9)和壓力計(13)，溫度傳感器(2)設置在耐高壓氣體吸附解吸罐(1)的內腔；溫度傳感器(2)、氣體流量計(9)和微波智能調節器(17)均與監測控制器(7)信號連通；

所述微波發生器(23)、降溫風扇(22)和高壓轉化器(21)均安裝在微波盒體(33)內，波導管(24)的一端穿過微波盒體(33)與微波發生器(23)連接，另一端與耐高壓氣體吸附解吸罐(1)罐蓋處的石英玻璃(25)連接；

所述注水槽(26)通過注水管道(34)與注水孔(29)連通，在注水管道(34)上設置有閥門Ⅳ(27)。

2.一種基于復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置的試驗方法，其特征在于：包括如下步驟：

(a)將注水管道(34)、溫度傳感器(2)和耐壓管路(3)分別通過注水孔(29)、信號孔(19)和進出氣孔(20)與耐高壓氣體吸附解吸罐(1)的內腔接通；

(b)將試樣(31)放入耐高壓氣體吸附解吸罐(1)的內腔，在耐高壓氣體吸附解吸罐(1)的蓋口處涂抹密封膠后蓋上罐蓋，使用緊固螺絲(28)固定；

(c)首先，取下注氣瓶(12)，在其接口上連接一臺氣泵，打開閥門Ⅱ(14)并保持其他閥門關閉，開啟氣泵向耐高壓氣體吸附解吸罐(1)內注入同試驗吸附瓦斯相同壓力的空氣；關閉閥門Ⅱ(14)，通過觀察壓力計Ⅰ(32)指數是否有變化，保證裝置的氣密性完好后取下氣泵，換上注氣瓶(12)；然后，打開真空閥(4)和閥門Ⅲ(16)并保持其他閥門關閉，開啟真空泵(6)排出耐高壓氣體吸附解吸罐(1)、試樣(31)和耐壓管路(3)中的氣體到廢氣收集瓶(15)；最后，關閉真空閥(4)、真空泵(6)和閥門Ⅲ(16)；

(d)打開真空計(5)和閥門Ⅳ(27)，向耐高壓氣體吸附解吸罐(1)中注入預定體積的水，然后關閉真空計(5)和閥門Ⅳ(27)；

(e)打開閥門Ⅱ(14)和注氣瓶(12)的開關，向耐高壓氣體吸附解吸罐(1)注入試驗氣體，使試樣(31)吸附氣體24至28小時；在試樣(31)充分吸附試驗氣體后，關閉閥門Ⅱ(14)和注氣瓶(12)的開關，打開放空閥(18)并保持其它閥門關閉，待管路中氣體排空后關閉放空閥(18)；

(f)在監測控制器(7)上設定試驗程序：

當設定恒定功率對試樣(31)進行微波輻射時，開啟微波發生器(23)，按照恒定功率對試樣(31)進行微波輻射，打開閥門Ⅰ(11)，通過氣體流量計(9)記錄試驗氣體解吸量的變化，當氣體解吸量小于2ml/min時，即認為解吸停止，關閉微波發生器(23)；

當設定恒定溫度范圍對試樣(31)進行微波輻射時，開啟微波發生器(23)，對試樣(31)進行微波輻射，打開閥門Ⅰ(11)，通過氣體流量計(9)記錄試驗氣體解吸量的變化，當達到試驗溫度范圍，溫度傳感器(2)將信號傳遞到監測控制器(7)后，監測控制器(7)通過試驗程序作用于微波智能調節器(17)從而自動調節微波功率，使試驗溫度保持在試驗溫度范圍，當氣體解吸量小于2ml/min時，即認為解吸停止，關閉微波發生器(23)，關閉閥門Ⅰ(11)；

(g)由監測控制器(7)對已獲取試驗數據進行后處理并導出，分析微波輻射下試樣的氣體解吸規律。