[發明專利]全階段煤自燃實驗系統

有效

• 申請號: 201310400658.7
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103454307A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王海燕;侯博
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種煤自燃實驗技術，尤其涉及一種全階段煤自燃實驗系統。

背景技術

煤炭自然發火實驗臺是20世紀90年代確立起來的一種煤炭自然發火過程相似模擬實驗技術。按照實驗用煤量的大小，煤自燃實驗爐可分為大型實驗爐和小型實驗爐兩種。大型實驗爐用煤量大，從幾百千克到十幾噸，煤的氧化產熱量多且易聚集，從而能夠使煤在較低的溫度下達到自燃臨界溫度，但耗時、耗財、耗力，而且干擾因素較多，難以成為常規測試手段和方法；小型實驗爐具有耗煤少、易重復、測試快等優點，是煤炭自燃傾向性實驗的一種廣為接受的方法，但小型煤自燃氧化實驗又需要測試爐膛工況的精確控制技術，并且由于煤樣量太小，不利于煤的氧化和熱量蓄積。

煤自燃實驗模擬條件必須等同于或者近似于現場實際條件,而且實驗所獲得的數據必須是完整的，符合事實條件的表達出煤在自然條件下的發火特性。因此，在構建實驗系統模擬煤自燃發火過程時，必須把握以下幾點：

要創造煤體能在常溫下依靠自身氧化放熱而引起升溫的供氧和蓄熱條件，以保證實驗周期盡量短；要使煤體的粒度為最佳情況,并且應該提供最佳的漏風強度；保證實驗漏風強度、蓄熱條件與實際情況相近；實驗裝置在實驗中對煤體溫度的控制與氧化自燃的溫度變化趨勢相一致；具有可精確調節的進風供氧系統；具有精確的測控系統，全面準確的監視測定煤自燃全過程。

現有技術一：

中國專利一種模擬煤炭自燃過程的絕熱測試裝置（專利公開號CN2718573），包括由氣瓶，減壓閥，穩壓穩流閥，氣體流量控制器和導氣管組成的預熱氣路裝置、氣浴溫度控制箱和設在溫度控制箱內的絕熱煤樣罐、溫度控制系統，氣浴溫度控制箱內的氣浴環境溫度控制器由溫度傳感器、測溫板、A/D轉換器、單片機系統、溫度控制器和電加熱器組成，進入煤樣罐內的氣體先通過盤繞在氣浴溫度控制箱內的銅質導氣管進行預熱，在煤樣低溫氧化過程中氣浴溫度控制箱內的環境溫度始終跟蹤絕熱煤樣罐內煤樣溫度，使煤樣低溫氧化過程產生的熱量不散失而保存在煤樣內，從而模擬煤炭自燃過程，其測試煤樣量小，裝置結構簡單，測試周期短，體積小，具有廣泛的實用性。

上述現有技術一至少存在以下缺點：

該實驗臺主要對煤低溫階段（室溫-300℃）的自燃過程進行實驗研究，以實驗所獲取的最短自燃發火期、臨界溫度、放熱強度和耗氧速度等為基礎，對煤的氧化性、放熱性、煤自燃的影響因素及煤自燃過程中的一些特性參數進行研究。然而，當遇到實際情況為大面積煤田自燃發展燃燒劇烈時，燃燒溫度可達800℃甚至是1000℃，此時煤自燃的放熱強度、反應速率、耗氧速率、產物情況與低溫階段有極大不同。而現有的實驗臺設計將無法實現高溫段的研究，從而缺乏煤自燃全過程的全面研究。

現有技術二：

西安科技大學設計建造了裝煤量15t的ZRM-15型大型煤自然發火實驗臺。實驗裝置分為爐體、氣體檢測、溫度檢測和監控系統4部分。爐體呈圓柱形,內徑218m，裝煤高度212m，最大裝煤體積1315m3，最大裝煤量15t。外部由保溫層和跟蹤外層煤溫的控溫水層使爐內煤體處于良好的蓄熱環境下，爐體頂、底部均有氣流緩沖層,使氣流由下向上均勻通過實驗煤體，空氣經控溫水層預熱，使之與所創造的煤自燃環境溫度相同,然后從爐體底部送入。爐內布置監測點12層，層間距0.12m，徑向間距0.12和0.14m,每層4個溫度監測點和2個氣體監測點。爐壁采用耐火磚做保溫層,實驗最高溫度可達500℃。

上述現有技術二至少存在以下缺點：

大型煤自然發火實驗臺因為體型龐大，裝煤量大，對煤自燃的實際情況模擬具有一定優勢，但是其不可避免的具有實驗周期長、可重復性差、干擾因素多等缺點，使得對不同煤種、不同產地、不同賦存情況的模擬及對比研究難度加大。而且，現有大型煤自然發火實驗臺同樣存在設計最高溫度為低溫的問題，無法進行煤自燃的全階段模擬。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠對深、淺兩種不同埋藏狀態及多種通風狀態煤自燃進行模擬的全階段煤自燃實驗系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的全階段煤自燃實驗系統，包括A爐、B爐，所述A爐和B爐的內壁分別設有加熱裝置；

所述A爐的爐膛內設有反應罐，所述A爐的爐底設有氣體入口，且該氣體入口穿過所述反應罐的底壁；

所述B爐的爐膛內設有裝料坩鍋，所述B爐的側壁中部設有氣體入口；

空氣發生器通過氣體緩沖裝置與所述A爐和B爐的氣體入口分別連接；

所述A爐和B爐的上部分別設有氣體出口，所述氣體出口與監測儀器連接。