本發(fā)明屬于煤層氣排采領(lǐng)域，具體屬于一種排采溶解氣體的分離方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、煤層氣排采水中含有大量的煤粉，同時(shí)溶解有較多的甲烷氣體，隨著排采的進(jìn)行煤粉會(huì)逐漸沉淀，附著于排水管線、水流量計(jì)的內(nèi)管中，造成管線堵塞，影響生產(chǎn)。同時(shí)排采水中溶解的甲烷氣體也會(huì)逐漸的析出，成氣泡狀存在于排采水中，會(huì)對(duì)水流量計(jì)的計(jì)量精準(zhǔn)度造成較大的影響，誤導(dǎo)煤層氣排采管控工作。解決上述問題等夠有效保障煤層氣精細(xì)化排采的工作的正常進(jìn)行，保障煤層氣高效開采。

2、因此需要在排采水排出后對(duì)濁度進(jìn)行分析后，緊接著進(jìn)行水質(zhì)處理，以減少對(duì)后續(xù)工段的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題：本技術(shù)以申請(qǐng)?zhí)枮椋?024204314365的實(shí)用新型申請(qǐng)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步優(yōu)化汽水分離斜板的結(jié)構(gòu)，減少混合在排采水中的氣體，以減少對(duì)輸送管線、計(jì)量?jī)x器的影響。

2、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3、將排水口的流域做寬，例如在管道上橫向開槽作為排水口，在排水口下方設(shè)置斜板，在斜板上設(shè)置多個(gè)立柱，立柱沿斜板寬度方向和長(zhǎng)度方向排列，形成立柱陣列；

4、斜板兩側(cè)設(shè)置擋板；立柱之間形成的間隙可以使水流產(chǎn)生局部湍流，從而促進(jìn)氣泡的破碎和析出。

5、立柱的排列方式可以增加氣泡與立柱的接觸面積，使得氣泡更容易與立柱發(fā)生碰撞，從而進(jìn)一步促進(jìn)氣泡的破碎和析出。

6、立柱可以阻礙氣泡的上升，降低其上升速度，從而使氣泡更容易受到水流的剪切作用，破碎和析出。

7、進(jìn)一步地，水流量、斜板的傾角、斜板的密度滿足以下關(guān)系：

8、q=c·w·l·sqrt(g·h)·sin(θ)·(1+α·a)

9、c是一個(gè)常數(shù)，取決于傾斜板系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，包括擋板布置和材料特性因素，取0.5~1。

10、w是傾斜板的寬度；

11、l是傾斜板的長(zhǎng)度；

12、g是重力加速度；

13、h是水入口高于傾斜板的高度；

14、α是反映立柱密度對(duì)氣泡分散效率影響的常數(shù)，可以取值為0.5±0.3；

15、θ是斜板的傾角；

16、a是立柱的密度；

17、立柱的排列方式為規(guī)則排列、交錯(cuò)排列、螺旋排列或組合排列。

18、1.規(guī)則排列:

19、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和安裝。

20、缺點(diǎn)：氣泡去除效率可能較低，因?yàn)榱⒅g的間距過大，導(dǎo)致氣泡容易聚集。

21、2.交錯(cuò)排列:

22、優(yōu)點(diǎn)：可以提高氣泡去除效率，因?yàn)榱⒅g的間距更小，氣泡更容易與立柱發(fā)生碰撞。

23、缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)略復(fù)雜，制造和安裝難度略高。

24、3.螺旋排列:

25、優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)一步提高氣泡去除效率，因?yàn)榱⒅呐帕蟹绞娇梢孕纬筛鼜?qiáng)的湍流。

26、缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和安裝難度較高。

27、4.組合排列:

28、優(yōu)點(diǎn)：可以綜合不同排列方式的優(yōu)點(diǎn)，獲得更高的氣泡去除效率。

29、缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，制造和安裝難度更高。

30、進(jìn)一步地，立柱間距s與立柱直徑d和密度a成反比關(guān)系，

31、s=1/(a·sqrt(π)·d2)；

32、氣泡上升速度u與立柱間距s和水流速度v成正比關(guān)系，與氣泡直徑d成平方根反比關(guān)系；

33、u=2·g·s/(3·v·sqrt(d))

34、依據(jù)以上確定立柱的直徑。

35、立柱打散流水析出溶解氣體的原理主要基于以下幾個(gè)方面：

36、改變水流方向:立柱會(huì)阻礙水流的平穩(wěn)流動(dòng)，迫使水流改變方向，形成局部湍流。湍流會(huì)增加水流的剪切力，從而促進(jìn)氣泡的破碎和析出。

37、增加氣泡與立柱的接觸面積:立柱的存在會(huì)增加氣泡與水流的接觸面積，使得氣泡更容易與立柱發(fā)生碰撞。碰撞會(huì)破壞氣泡的穩(wěn)定性，使其更容易破碎和析出。

38、降低氣泡上升速度:立柱會(huì)阻礙氣泡的上升，降低其上升速度。較慢的氣泡更容易受到水流的剪切作用，從而破碎和析出。

39、具體來說，當(dāng)水流流經(jīng)斜板上的立柱時(shí)，會(huì)受到立柱的阻礙而產(chǎn)生局部湍流。湍流會(huì)增加水流的剪切力，并將水流中的溶解氣體卷入其中。在剪切力的作用下，溶解氣體會(huì)被破碎成更小的氣泡，并逐漸上升。

40、同時(shí)，立柱的存在會(huì)增加氣泡與水流的接觸面積，使得氣泡更容易與立柱發(fā)生碰撞。碰撞會(huì)破壞氣泡的穩(wěn)定性，使其更容易破碎和析出。此外，立柱還會(huì)阻礙氣泡的上升，降低其上升速度。較慢的氣泡更容易受到水流的剪切作用，從而破碎和析出。

41、水流速度:水流速度v與流量q和斜板寬度w成正比關(guān)系，與斜板長(zhǎng)度l成反比關(guān)系。

42、v=q/(w·l)

43、立柱間距:立柱間距s與立柱直徑d和密度a成反比關(guān)系。

44、s=1/(a·sqrt(π)·d2)

45、氣泡上升速度:氣泡上升速度u與立柱間距s和水流速度v成正比關(guān)系，與氣泡直徑d成平方根反比關(guān)系。

46、u=2g·s/(3v·sqrt(d))

47、氣泡直徑:氣泡直徑d與水流速度v成反比關(guān)系，與立柱間距s成正比關(guān)系。

48、d=4·g·s2/(3·v2)

49、氣泡去除率:氣泡去除率η與立柱密度a和氣泡上升速度u成正比關(guān)系。

50、η=a·u

51、進(jìn)一步地，所述方法用于煤層氣排采水中溶解氣體的分離。

52、本技術(shù)還提供了一種排采水溶解氣體分離裝置，包括濁度監(jiān)測(cè)模塊與分離機(jī)構(gòu)，濁度監(jiān)測(cè)模塊與分離機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于連通監(jiān)測(cè)箱與分離箱；

53、分離機(jī)構(gòu)包括汽水分離裝置與水渣分離裝置；

54、汽水分離機(jī)構(gòu)包括傾斜設(shè)置于分離箱內(nèi)的汽水分離板；

55、水渣分離裝置包括設(shè)置于分離箱內(nèi)的濾板；

56、監(jiān)測(cè)箱與分離箱底部均傾斜設(shè)置，且最低點(diǎn)位均設(shè)置有排污口；

57、出水口末端連接有緩沖槽，緩沖槽為水平設(shè)置的圓管，圓管管壁沿軸向開設(shè)通槽作為排液口；

58、汽水分離板包括板體，以及板體上豎直向上陣列設(shè)置的凸起。

59、汽水分離板一邊水平設(shè)置，與緩沖槽平行設(shè)置，與其相對(duì)的一邊向分離箱箱底方向傾斜；

60、緩沖槽位于汽水分離板水平投影輪廓內(nèi)，并且靠近汽水分離板高位一側(cè)

61、進(jìn)一步地，汽水分離板的長(zhǎng)度為：1.5~2.5m；寬度為：1~1.5m；

62、斜板相對(duì)水平方向的傾角為30°~45°；

63、立柱的密度為：200~400根/㎡，立柱直徑為：10~20mm。

64、進(jìn)一步地，該裝置可以用于煤層氣排采水中溶解氣體的分離。

65、本發(fā)明的有益效果為：

66、1.提高氣體分離效率:本技術(shù)通過設(shè)置寬排水口、斜板、立柱陣列、擋板等結(jié)構(gòu)，有效地增加了水流的湍流，延長(zhǎng)了氣泡上升路徑，增強(qiáng)了氣泡與水的相互作用，從而提高了氣體分離效率，減少了混合在排采水中的氣體含量。

67、2.降低對(duì)輸送管線和計(jì)量?jī)x器的影響:由于氣體分離效率的提高，排采水中氣體含量顯著降低，從而減少了對(duì)輸送管線和計(jì)量?jī)x器的腐蝕，延長(zhǎng)了其使用壽命，降低了維護(hù)成本。

68、以下是一些具體的技術(shù)細(xì)節(jié)，說明該發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)上述有益效果的：

69、寬排水口:擴(kuò)大排水口流域，增強(qiáng)水流與分離斜板的接觸面積。

70、斜板:延長(zhǎng)氣泡上升路徑，增加氣泡與水的接觸時(shí)間。

71、立柱陣列:進(jìn)一步增大氣水接觸面積，提高氣泡分散效率。

72、立柱密度和直徑:根據(jù)公式優(yōu)化立柱參數(shù)，提高氣泡上升速度，降低氣泡直徑，增強(qiáng)氣泡分離效果。

73、汽水分離板:特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了氣水分離效率。

74、緩沖槽:降低水流速度，時(shí)水流經(jīng)斜板時(shí)更加均勻。