煤炭学报

作者：郭俊庆, 刘鹏辉, 王昱清, 袁一博, 康天合, 李伟,

关键词：煤粉堵塞, 电泳, 电场强度, 液桥, 沉降特性,

煤粉堵塞严重影响煤层气高效开发，现有的解堵方法存在效率低、成本高等问题，为此，结合煤在水溶液中的带电特性，提出通过外加电场产生电泳作用驱动煤粉运移解堵。采用自制的电泳改变煤粉沉降特性试验装置，开展电位梯度对不同煤阶煤粉沉降特性影响的物理模拟试验，探究煤粉沉降规律，结合电动电位、接触角测量、红外光谱、粒子图像追踪PIV测试等表征手段，揭示电泳作用机理。结果表明：随着时间的增加，无烟煤、焦煤和长焰煤等3种煤阶煤粉的沉降质量均呈先快速升高、后基本稳定的变化规律；随着电位梯度的增大，3种煤阶煤粉的最终沉降质量均呈反比例函数的变化规律，即先快速降低后缓慢降低至稳定，其中焦煤的降幅最大；试验过程中观察到3种煤阶煤粉均出现聚团现象，且焦煤的聚团现象较明显，这是由于焦煤的羟基含量较高，导致其接触角小，亲水性好，从而使煤粉颗粒之间更易形成液桥；施加电场后，3种煤阶煤粉的运移轨迹类型由快速下降变为减速下降、先降后升的类抛物线或上升等3种，且焦煤的类抛物线和上升轨迹较多，并且加电后3种煤阶的平均运移速率均增大，其中焦煤增幅最大；电泳改变煤粉运移机理是外加电场和液桥2个因素改变煤粉所受合力，一方面外加电场提供电场力使得合力向上，另一方面液桥的存在增大了重力、浮力和电场力，其中浮力增幅比重力大，使得向上的合力增大，并且焦煤的液桥较多，向上合力最大。因此，外加电场可以有效地降低煤粉沉降质量，减少煤粉堵塞。

来源：2025年第8期

《煤炭学报》期刊编辑部

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