[發明專利]一種測試煤炭自燃發火期小型模擬裝置

有效

• 申請號: 201110270899.5
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102353763A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 張英華;黃志安;高玉坤;董琦;趙乾
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明是涉及一種綜放面采空區和巷道松散煤體自燃發火的小型模擬裝置，實現煤自燃發火全過程的實驗模擬，解決了實際條件下的煤自燃發火條件、地點和時間的判定及預測問題。

背景技術

在現有技術中，有兩種測試煤炭自然發火期的模擬裝置，其原理基本相同：用空氣壓縮機和供氣管組成的供氣系統對煤樣反應容器供氣，使煤炭與空氣中的氧氣發生煤氧復合反應，放出熱量進而逐漸升溫，最后達到自燃。實驗過程中對煤炭反應的溫度進行全過程采集，對全過程中釋放的CH₄、CO₂、CO等氣體進行分析。現有技術關鍵是采用溫度保護系統對煤炭自燃升溫進行溫度保護，即采用溫度控制裝置跟蹤煤炭反應容器中的溫度，并據此對溫度保護介質進行加熱，使介質與煤炭反應容器溫度相等，從而實現溫度保護。目前的技術有兩種溫度保護系統：水浴溫度保護系統和程序升溫箱溫度保護系統。水浴溫度保護系統用水作為溫度保護介質，該介質的最大缺點是介質最高溫度（100℃）過低，不能滿足煤炭自燃所需的300℃以上溫度；程序升溫箱溫度保護系統采用空氣作為溫度保護介質，該介質的缺點是受熱時會產生熱量流動，導致傳熱不均勻。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種用以掌握煤自燃的發生、發展、變化過程及停止供氧后的降溫規律，其實驗精度高，模擬相似度好，使用效果好的測試煤炭自燃發火期小型模擬裝置。?

其中自燃反應爐為煤樣自燃反應的容器，為雙層嵌套裝置。將煤樣放在兩個反應爐內，通過供給空氣，使煤炭發生物理吸附、化學吸附及化學反應，進而使煤炭溫度逐漸上升，最后達到自燃。溫度采集系統是通過溫度采集裝置及傳送、分析軟件，達到實時監測存儲反應器內溫度數據的系統。溫度補償系統是通過溫度控制器及沙浴裝置實現自燃反應爐內外溫度差為零的系統。供氣系統為實驗提供自燃反應必須的氧氣，是反應進行所不可或缺的。氣體分析系統是通過氣體收集及色譜分析達到對實驗產生的氣體進行實時有效的分析，判斷煤炭自燃反應的程度的目的。

?

本發明的技術方案是：一種測試煤炭自燃發火期小型模擬裝置，該模擬裝置由自燃反應爐、溫度采集系統、溫度補償系統、供氣系統和氣體分析系統構成；

所述自燃反應爐由外部爐和內部爐組成，所述外部爐由爐體Ⅱ和外部爐法蘭蓋組成，所述爐體Ⅱ內設有外部爐鐵網，一側爐壁的下方設有外部爐進氣氣嘴，另一側爐壁的右側上方設有外部爐出氣氣嘴，所述爐體Ⅱ和所述外部爐法蘭蓋之間設有石棉板；所述內部爐由爐體Ⅰ和內部爐法蘭蓋構成，所述爐體Ⅰ內設有內部爐鐵網，所述爐體Ⅰ的底部設有內部爐進氣氣嘴，所述內部爐法蘭蓋上設有內部爐出氣氣嘴，所述爐體Ⅰ和內部爐法蘭蓋之間設有密封圈；

所述溫度采集系統包括內部爐溫度傳感器、外部爐溫度傳感器、沙浴溫度傳感器和溫度數據采集器構成；

所述溫度補償系統包括沙浴裝置、內部爐進氣管、外部爐進氣管和溫度控制器；?

所述供氣系統包括氣體流量計和空氣壓縮瓶；

所述氣體分析系統包括色譜儀和PC機；

其中，所述內部爐嵌套于所述外部爐內，所述外部爐置于所述沙浴裝置內，所述空氣壓縮瓶通過所述外部爐進氣管和內部爐進氣管分別與所述內部爐進氣氣嘴和外部爐進氣氣嘴連接，所述外部爐出氣氣嘴通過外部爐出氣管與所述色譜儀連接，所述內部爐出氣氣嘴通過內部爐出氣管與所述色譜儀連接；所述內部爐溫度傳感器置于所述內部爐內部通過導線與所述溫度數據采集器連接，所述外部爐溫度傳感器置于所述外部爐內部通過導線與所述溫度控制器控制連接，所述色譜儀和所述溫度數據采集器與所述PC機數據連接，所述沙浴溫度傳感器置于所述沙浴裝置內部通過導線與所述溫度控制器控制連接；所述色譜儀和所述溫度數據采集器與所述PC機數據連接,。

進一步，所述外部爐進氣管和內部爐進氣管上設有用于計量的氣體流量計。

本發明的有益效果是：

1、用電沙浴保護外部爐的溫度。沙浴溫度由自動控溫裝置來調節，自動控溫裝置會跟蹤外部爐煤樣溫度，使得沙浴溫度與外部爐溫度保持一致，進而實現對外部爐體的溫度保護。