用相关函数测量煤粉浓度测量方法

㈠ 研究方法

1.资料收集与分析

系统收集研究区区域地质资料、煤炭地质资料、煤层气地质资料、煤层气生产开发资料(钻井、测井、煤岩、压裂、排采等相关资料)及研究成果。通过资料分析,为研究区内煤田构造、含煤地层与煤层特征、煤变形与构造煤、煤岩煤质以及煤层气井煤粉产出影响因素研究提供资料基础。

图1-1 技术路线图

2.矿井调查及煤岩样品采集

充分利用地质学研究方法,开展野外地质调查和矿井地质调查,运用煤田地质学、构造地质学、沉积学的野外工作方法,观察研究区的煤层宏观结构构造特征,研究煤田构造、含煤沉积与煤层特征、煤变形与构造煤、煤岩等,系统采集煤岩样品,为煤岩测试分析和煤粉产出物理模拟实验提供样品。

3.现场监测及煤粉样品采集

选择不同井型、不同排采工艺、不同排采条件的典型煤层气生产井,对煤粉产出液进行长期、连续地观察、描述和监测煤粉产出情况及特征,获得煤层气生产井排采工艺、排采参数和煤粉产出的实际资料,用煤粉浓度测试仪测试煤粉液样中煤粉浓度,系统采集煤粉样品,为煤粉测试分析提供原始样品。

4.室内测试分析

对研究区的煤岩样品和煤粉样品进行室内测试分析,包括煤岩的工业分析和元素分析,用显微光度计测定煤岩样品的反射率,用光学显微镜对煤岩样品和煤粉样品进行煤岩显微组分定量分析,用扫描电镜对煤岩样品和煤粉样品进行形态特征和结构构造分析,用X射线衍射仪对煤粉样品进行无机矿物成分分析,采用激光粒度分析仪对煤粉粒度进行分析等。研究产出的煤粉与煤岩之间的关系,从煤粉的粒度、形态、成分等方面描述煤粉产出特征,研究煤粉的来源和成因。

5.物理模拟实验研究

针对不同煤岩样品,在不同排采条件下,进行煤粉产出的物理模拟实验。模拟煤层气生产过程中不同排采条件下围压和驱替流速的改变对煤粉产出的影响。模拟相同排采条件下,具有不同煤岩组分和不同煤体结构的煤岩样品对煤粉产出的影响。模拟不同粒度和不同成分的煤粉在不同流速下的运移情况,揭示煤层气排采过程中煤粉在煤储层、井筒和排采系统中的运移规律。

6.测井资料分析与煤体结构解释

利用煤田地质勘探钻孔和煤层气井的测井资料,分析不同煤体结构煤在不同类型的测井曲线上的响应特征,利用测井曲线组合特征解释研究区内煤层气井主采煤层的煤体结构,揭示煤层气井煤层特性及不同煤体结构煤的分布情况。

7.图件编制

利用排采日报中的数据,结合监测煤粉浓度数据,绘制煤粉浓度与排采参数关系的曲线图,分析煤粉产出与排采参数之间的关系。运用测井曲线对煤层的煤体结构进行识别,统计各个煤层的煤体结构解释结果,编制各煤层煤体结构类型分布图,结合现场煤层气井煤粉产出情况,分析煤体结构对煤粉产出的影响,预测煤层气井煤粉的产出情况。

8.综合分析

综合分析煤矿井下观察到的煤层现象、测井解释结果、室内测试数据、物理模拟实验数据及现场监测数据,从煤层自身特征和工程扰动及其耦合效应入手,分析韩城区块煤层气井煤粉产出的影响因素,研究煤粉的成因机制,查明煤粉产出的主控因素,揭示煤粉产出规律,提出合理的管控措施。

㈡ 煤粉细度如何测量

使用等速取样枪等设备取出煤粉，通过振筛机上放置不同大小的筛网，进行筛分，留在筛网上的煤粉占总重的百分比，就是煤粉细度数值，筛网尺寸，比如90，就是R90=细度数值。

㈢ 煤粉细度如何测量

一）细度检测的准确性

如何才能提高粉煤灰检测的准确性呢？

（1）在对粉煤灰进行细度检测前要先放置在105～110℃环境下烘干至恒重，然后冷却至室温备用。

（2）使用的称量天平精确度不超过0.01g。再次，使用筛分粉煤灰后要对45μm的方孔筛进行校正，其修正系数为0.8～1.2，如果超出修正系数范围，则要对试验筛进行更换，同时做好清洗。

（3）经常对喷嘴上口和筛网之间的距离进行检查，确认其处在2～8mm的范围内，如果距离过小，将使筛网严重磨损，而距离过大会使压力降低。

（4）筛分粉煤灰时，要将负压值维持在4～6MPa范围内，同时筛座要能灵活转动，并轻敲击筛盖，防止筛盖吸附大量样品，筛析完成后，对筛余物进行观察，当有黏筛现象发生时，要用毛刷进行处理，然后继续筛析1～3min，到筛分完全为止。

（5）在日常管理中对负压筛实际密封情况进行定期检查，并做好收尘布袋的清理，避免因堵塞而造成压力下降。
2 异常粉煤灰检测方法分析

2.1氨味问题的检测方法

在对异常粉煤灰的氨气问题进行检测时，主要经历以下几个步骤：首先，检验人员要严格将温度控制在18℃～22℃之间，并且对实验装置的气密性进行检查；其次，检验人员要定量称取粉煤灰5.00g，并且准备500mL的0.1mol/L氢氧化钠溶液；第三，检验人员要将二者分别加入锥形瓶和分液漏洞中，然后对测量管和平衡管的高度进行调节，使其与液面保持平衡，然后对计量数据V1进行准确记录；第四，检验人员要对分液漏洞的阀门进行调整，从而使粉煤灰充分混合在氢氧化钠溶液中，并用电磁搅拌器混合均匀；第五，检验人员需要再次对测量管和平衡管的高度进行调节，从而保障与液面的一致性，再次准确读取数据V2；第六，根据以下公式对单位气体释放量进行计算：c=(V2－V1)/m。最终测量出普通粉煤灰的单位气体释放量均为0，而F4号异常粉煤灰的单位气体释放量为5.46mL/g，F5号异常粉煤灰的单位气体释放量为0.50mL/g。
2.2膨胀问题的检测方法

在对异常粉煤灰的膨胀问题进行检测时，主要经历以下几个步骤：首先，检验人员要选用掺有30%粉煤灰的基准水泥，然后根据0.5的固定水胶比制备水泥净浆；其次，检验人员要准备质量为48g～52g的玻璃板和长、宽、高分别为100mm的试模，并且将水泥净浆注入到试模中，一直到另一侧溢出试模边缘2mm，再用湿润的棉布覆盖在上方；第三，检验人员用千分表读取加水搅拌时的数据，最后用以下公式计算出检测结果：c=（h1－h0）/100×100%，最后可知普通煤粉灰性能正常，而F4和F5的竖向膨胀率均达到0.20%以上。

㈣ 煤矿粉尘浓度的测定

国标：煤矿作业场所粉尘接触浓度管理限值判定标准如下：
粉尘种类 游离SiO2含量（%） 呼吸性粉尘浓度（mg/m3）
煤尘 ≤5 5.0
岩尘 5～10 2.5
10～30 1.0
30～50 0.5
≥50 0.2
水泥尘 ＜10 1.5
煤尘（游离SiO2 含量<10%) Coal st(free SiO2<10%)
总尘 4 6
呼尘 2.5 3.5以上是煤矿粉尘标准测定煤矿粉尘浓度使用粉尘检测仪

㈤ 煤粉产出浓度规律

利用煤粉浓度色度法,对韩城区块煤层气井进行煤粉浓度监测,结合煤层气生产划分的排水降压阶段、起套压阶段、放产阶段和稳定产气阶段4个阶段,分析不同煤层气生产阶段,煤层气井排采中产出煤粉浓度的变化规律。

1.排水降压阶段

该阶段地层中流体的流动形式为地层水的单相流,煤层气处于吸附状态,地层孔隙被地层水饱和。随着地层水的排出,煤储层压力逐渐降低,但高于临界解吸压力。由于地层水的黏度和密度较低,其黏滞力和携煤粉能力有限。该阶段地层没有进行大面积泄压,煤岩受应力变化的影响较小,其产出的煤粉主要是由工程造成的煤粉,该部分煤粉的粒度分布范围较广。由于该阶段排水量大,产出煤粉量大,但其产出煤粉浓度并不高,该阶段产出煤粉浓度的平面分布如图6-10所示。由于研究区内一部分井在断层附近,导致该阶段煤层气井产出煤粉浓度较高。

2.起套压阶段

随着地层水持续排出,煤储层压力逐渐降低,该阶段中煤层气开始达到解吸状态。此时,煤储层中流体运移依然以地层水为主,次为煤层气。由于煤储层中煤层气由吸附状态转为解吸运移状态,产气量波动较大,导致煤储层的应力状态改变,煤体骨架应力失稳。因此,产出煤粉浓度较排水降压阶段增大,并且煤粉浓度的波动较大,该阶段产出煤粉浓度的平面分布如图6-11所示。

图6-10 韩城区块排水降压阶段产出煤粉浓度平面分布图

图6-11 韩城区块起套压阶段产出煤粉浓度平面分布图

3.放产阶段

该阶段为气水两相流阶段,包括初始产气阶段和产气上升阶段。初始产气阶段,气体作为分散相,分布于地层水中。产气上升阶段,随着储层压力的降低,源源不断解吸出的煤层气进入裂隙系统,裂缝中的气体成为连续相,产气量明显增大,地层流体表现为典型的气-液-固三相流,煤粉被气液两相流所携带排出,该阶段产出煤粉浓度较大(图6-12)。

图6-12 韩城区块放产阶段产出煤粉浓度平面分布图

4.稳定产气阶段

该阶段煤储层中流体的流动形式仍为气液两相流,但水相的产出已经相当微弱。随着前两个阶段地层水的大量排出,地层中煤层气已经实现大面积解吸,地层水经大量排出后产水量明显降低,产气量明显增加,并且产气量稳定。产出的煤粉粒度较小,产出煤粉量少,但由于产水量少,产出煤粉浓度并不低。该阶段井筒中动液面基本已经到达煤层,油套环空中排出的液体体积减小,使得井筒中煤粉的浓度出现高值(图6-13)(熊先钺,2014a)。

总之,煤层气生产井产出煤粉量以起套压阶段和稳产阶段最大,对于这两个阶段应积极寻求有效的方法来减少煤粉对煤层气井生产的影响。由产出煤粉浓度平面分布图可知,在韩城区块断层构造发育区,煤层气井产出煤粉浓度相对较高,特别是在韩城地区西北断层比较发育区,产出煤粉浓度比其他区域高出1至2个级别。

㈥ 煤粉浓度测量法

关于煤粉浓度的测量采用了三种方法,最初是精密天平称重法,该方法操作繁琐。所以,中国矿业大学(北京)开发了煤粉浓度测试仪,其能较方便精确测量煤粉浓度。但在排采过程中快捷掌握煤层气井产出煤粉浓度的大致情况,可以利用色度法确定煤粉浓度等级。

1.称重法

最初采用称重法对煤粉浓度进行测量。以恒定体积的容器采取煤层气井产出的含煤粉液体,经液样过滤、风干后称重可得到煤粉样,然后,计算煤粉样的质量与含煤粉液样的体积之比,即为煤粉浓度。

2.煤粉浓度测试仪器监测法

由于称重法对煤粉浓度测量比较繁琐,中国矿业大学(北京)开发了煤粉浓度测试仪(刘升贵等,2012a),其系统原理如图4-1所示。该仪器具备测量精度高、稳定性好、使用方便、快捷等优点,仪器响应时间小于2s,浓度测试范围体积百分数在0～12%,测试精度高达0.01。因此,在煤粉浓度测试仪器开发后,采用煤粉浓度测试仪监测煤粉浓度。

图4-1 煤粉浓度测试仪系统原理示意图

3.色度法

为了查明未进行煤粉浓度监测的煤层气井排采过程中产出煤粉浓度大致情况,制定了煤粉浓度色度法(王安民等,2014)。根据排采日报记录的煤粉描述及煤粉液样的颜色差异把煤粉浓度划分为6个等级(图4-2),并利用煤粉浓度测试仪对17口煤层气井排出的煤粉液样进行监测,定量标定煤粉色度等级(表4-3)。标定的煤粉色度等级与煤粉浓度的对应关系如表4-4所示。

图4-2 煤粉浓度等级色度法

表4-3 部分煤粉浓度色度等级和定量体积分数

续表

表4-4 煤粉色度等级及对应的体积分数

注:表中“—”表示无标定。

㈦ 作业场所粉尘浓度检测有哪些常用方法

最常见的就是安装粉尘浓度监测仪，实时进行粉尘浓度的检测。

粉尘检测系统可分为检测端、显示报警端和连锁控制端。其中检测端为激光粉尘检测仪，装于高处用于检测环境中粉尘含量。显示端为二次仪表控制器，用于显示粉尘浓度值及超标报警。联锁控制段为控制车间排风、喷淋等安全系统，实现当爆炸粉尘浓度超标时自动启动安全装置。AGA6050粉尘仪就可以实现此功能。

㈧ 要用单片机做PM2.5检测仪，GP2Y1010AU粉尘浓度怎么测试，只有这个图，怎么得到计算公式

通过这个图可以看出在1.1V到3.2V之间这个区间基本是乘线性关系的。这期间可以采用查表等方式来做出电压和浓度的对应关系
3.2-3.5V也可以粗略认为是一个小线性对应了3.8-4.5这期间的浓度，4.5约对应3.5V
而3.7V处开始基本上电压也就不随浓度变化了。。

㈨ 煤粉浓度特征分析

目前,韩城区块煤层气井主要为直井、定向井以及水平井。根据韩城区块煤层气井的排采时间和排采规律的不同,煤层气井排采被划分为4个阶段,即排水降压阶段、气水合采阶段(包括起套压阶段和放产阶段)、稳产阶段和衰竭阶段(熊先钺,2014a)。

从表4-5可以看出,在排水降压阶段,直井和定向井煤层气排采中排出的煤粉浓度小于0.5g/L,而水平井的煤粉浓度大于0.5g/L,甚至超过1g/L。所以,排水降压阶段,直井和定向井煤粉浓度一般小于水平井的煤粉浓度。分析认为,直井和定向井在钻井过程中钻具与煤层接触较少,对煤层破坏影响小,产生煤粉少,但该类型井一般需要下套管射孔压裂完井,高压压裂液在煤层造缝过程中会产生大量煤粉。而水平井的水平段在煤层中进尺较多,钻具与煤层接触面积大,产生大量的次生煤粉;水平井煤层裸眼段不下套管,在气液流的冲蚀作用下,井壁遭受液流的冲蚀作用强且容易失稳坍塌,进而产生大量煤粉。

在气水合采阶段,WL2-005直井排出的煤粉浓度平均达到了2.139g/L,明显高于同一排采阶段的韩3-013井和韩3-032井的煤粉浓度。结合韩城区块煤层分析发现,WL2-005位于断层附近(图4-3),构造作用对煤层产生了破坏,导致该井易产生煤粉。因此,煤体结构(构造破坏)是煤粉产出的首要控制因素(魏迎春等,2013)。

表4-5 煤层气井煤粉浓度测试表

注:表中“—”表示煤粉量少,未测出。

图4-3 韩城区块排采井产出煤粉浓度

选取连续采样的3口煤层气井WL1-001井、WL2-008井和韩3-043井为例,对采集的煤粉液样进行煤粉浓度监测,并结合开发煤层的煤体结构类型进行分析,其浓度范围及煤体结构类型对比结果如表4-6所示。WL2-008井的煤粉浓度集中在1.7%～2.0%,WL1-001井煤粉浓度集中在2.0%～3.0%,而韩3-043井煤粉浓度则集中在3.3%～3.6%。其中,韩3-043井开采层中Ⅲ类煤(碎粒煤和鳞片煤)厚度达到5.01m,在构造煤厚度和所占比例上均大于WL1-001井,且WL2-008井Ⅲ类煤不发育。从排出煤粉浓度特征来看,韩3-043井浓度最大(范围在3.3%～3.6%),对比煤粉最大浓度与Ⅲ类煤相对厚度(图4-4),随Ⅲ类煤(碎粒煤和鳞片煤)在开发层段内所占比例的增加,产出煤粉浓度逐渐增大,因此,Ⅲ类煤(碎粒煤和鳞片煤)对煤粉产出浓度特征影响最显着,Ⅲ类煤的发育程度是影响煤粉产出的重要因素(张晓玉等,2014)。

表4-6 煤体结构类型与浓度对比表

图4-4 Ⅲ类煤厚度比例与煤粉浓度对比折线图

㈩ 烟粉尘排放浓度计算方法

1、锅炉燃烧废气排放量的计算，理论空气需要量（V0）的计算

a. 对于固体燃料，当燃料应用基挥发分Vy>15%（烟煤），计算公式为：V0=0.251 ×QL/1000+0.278[m3(标）/kg]

当Vy<15%（贫煤或无烟煤），

V0=QL/4140+0.606[m3(标）/kg]

当QL<12546kJ/kg（劣质煤）， V0=QL//4140+0.455[m3(标)/kg)

b. 对于液体燃料，计算公式为：V0=0.203 ×QL/1000+2[m3(标）/kg]

c. 对于气体燃料，QL<10455 kJ/（标）m3时，计算公式为：

V0= 0.209 × QL/1000[m3/ m3]

当QL>14637 kJ/（标）m3时，

V0=0.260 × QL/1000-0.25[m3/ m3]

式中：V0—燃料燃烧所需理论空气量，m3(标)/kg或m3/m3；

QL—燃料应用基低位发热值，kJ/kg或kJ/（标）m3。

2、实际烟气量的计算

a.对于无烟煤、烟煤及贫煤 ：Qy=1.04 ×QL/4187+0.77+1.0161(α-1) V0[m3(标）/kg]

当QL<12546kJ/kg（劣质煤），

Qy=1.04 ×QL/4187+0.54+1.0161(α-1) V0[m3(标）/kg]

b.对于液体燃料 ： Qy=1.11 ×QL/4187+(α-1) V0[m3(标）/kg]

c.对于气体燃料，当QL<10468 kJ/（标）m3时 ：

Qy=0.725 ×QL/4187+1.0+(α-1) V0(m3/ m3)

当QL>10468 kJ/（标）m3时，

Qy=1.14 ×QL/4187-0.25+(α-1) V0(m3/ m3)

式中：Qy—实际烟气量，m3(标)/kg;

α —过剩空气系数， α = α 0+Δ α

(10)用相关函数测量煤粉浓度测量方法扩展阅读

由于粉尘与其他块状固体不同，粉尘是许多细小颗粒的集合体。按照物质密度的定义是单位体积的物质质量，但是粉尘的体积与其他固体物质的体积不同，

粉尘的松体积包括了尘粒的颗粒体积、粉尘粒子之间的空隙体积、某些尘粒外开口和内闭孔及附面膜体积等5部分。由于粉尘体积的这些特征，构成了3种粉尘密度的概念。

1、粉尘的堆积密度是指每单位粉尘松体积所具有粉尘的质量。即自然堆积状态下单位体积粉尘的质量。

2、粉尘的真密度是指每单位体积(不包括尘粒内闭孔体积)粉尘颗粒材料所具有的质量。即密实状态下单位体积粉尘的质量。

3、粉尘的假密度是指每单位粉尘颗粒体积(包括尘粒内闭孔体积)所具有的粉尘的质量。

粉尘密度，是除尘设备选型的依据之一。一般地说，对于密度大的粉尘，可以选用重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器。而对于密度小的粉尘，采用上述除尘方式则往往没有好的效果。这是因为粉尘在重力场中和离心力场中沉降时，其沉降速度与尘粒的密度成正比。

擦考资料来源：网络-粉尘