煤体变形对气体等温吸附量计算影响及模型优化

摘要

为研究煤体变形对CO_(2)吸附量计算的影响,开展了原煤在He和CO_(2)气氛下的等温吸附/解吸试验,同步测试了煤样应变,分析了煤样在2种气氛下的吸附/解吸及变形特征,探讨了He升压和降压过程样品罐自由空间体积与气体压力的关系,建立了绝对吸附量的精确计算模型.结果表明:在He气氛下煤样产生压缩变形,应变与平衡压力关系曲线可以划分为Ⅰ~Ⅱ2种类型,Ⅰ类曲线升压过程和降压过程均具有2个变形阶段;Ⅱ类曲线升压过程和降压过程均仅具有1个变形阶段.在CO_(2)气氛下,煤样吸附气体产生膨胀变形,1/3焦煤和贫煤最大体应变分别为1.72%和1.63%;等温解吸过程,煤样解吸应变存在超前和滞后2种现象,且完全解吸后存在富余变形.随气体压力增大,1/3焦煤样品罐自由空间体积先减小后增大至趋于稳定,表现出明显的“减”—“增”2个阶段;贫煤样品罐自由空间体积始终随气体压力的增大而增大;随气体压力降低,1/3焦煤和贫煤样品罐自由空间体积均表现为缓慢增大和快速增大2个阶段.提出了能有效消除He气氛下煤样受气体压缩变形导致吸附量计算误差的方法.综合考虑煤吸附/解吸过程气体压力作用引起的压缩变形、吸附膨胀变形及吸附相体积对吸附量计算的影响,建立了绝对吸附量计算模型,可以准确计算煤样等温吸附/解吸过程中的绝对吸附量.