[發(fā)明專利]煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610012951.X
• 申請日: 2016-01-10
• 公開（公告）號: CN105510383B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文虎;鄧軍;劉文永;金永飛;馬礪;翟小偉;許延輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G01N25/24
• 分類號: G01N25/24
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所61213
• 代理人: 李艷春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤層實(shí)驗(yàn)測試裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置及方法。

背景技術(shù)

煤自燃災(zāi)害是不僅嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)、工人的生命健康以及環(huán)境安全，同時也會造成煤炭資源的巨大損失。煤自燃火區(qū)形成演化過程復(fù)雜，發(fā)展時間長、范圍廣、高溫火源隱蔽，治理難度大，已成為當(dāng)前亟待解決的難題。因此，研究煤自然發(fā)火期、煤自燃特性參數(shù)對于煤礦防滅火具有重要意義。長期以來，對于煤自然發(fā)火期主要采用統(tǒng)計法，只能精確到月，因此無法滿足現(xiàn)場的防滅火需求。現(xiàn)有的宏觀研究方法，如煤程序升溫實(shí)驗(yàn)、煤絕熱氧化實(shí)驗(yàn)，前者對煤樣被動加熱，后者不能反映煤自燃過程特性，均無法準(zhǔn)確得到煤最短自然發(fā)火期及自然發(fā)火特性參數(shù)，難以有效指導(dǎo)煤礦的防滅火工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計新穎合理、實(shí)現(xiàn)方便且成本低、能夠準(zhǔn)確得到煤最短自然發(fā)火期及自然發(fā)火特性參數(shù)、判定了煤樣的自燃傾向性、為煤礦防滅火提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)、實(shí)用性強(qiáng)的煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置，其特征在于：包括測試爐、控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)和氣體采集系統(tǒng)，所述測試爐包括中空設(shè)置的爐體和密封連接在爐體頂部的爐蓋，所述爐體側(cè)壁由從內(nèi)到外依次設(shè)置的耐火磚層、第一碳鋼層、第二碳鋼層和不銹鋼層組成，所述第一碳鋼層和第二碳鋼層在上下兩端密閉組成了第一密閉間隙，所述第一密閉間隙的下部設(shè)置有穿出爐體外的進(jìn)水管，所述進(jìn)水管上連接有進(jìn)水閥門，所述第一密閉間隙的上部設(shè)置有穿出爐體外的出水管，所述第二碳鋼層和不銹鋼層在上下兩端密閉組成了第二密閉間隙，所述第二密閉間隙中充填有隔熱材料，所述爐體底部為耐火磚層,所述爐體底部上方設(shè)置有與爐體內(nèi)壁固定連接的煤樣支撐架，所述煤樣支撐架上鋪設(shè)有銅網(wǎng)，位于煤樣支撐架上方的爐體內(nèi)壁上均勻設(shè)置有多層十字形隔架，所述爐體下部設(shè)置有卸煤口，所述卸煤口上連接有卸煤蓋，所述爐蓋中心連接有用于伸入廢氣處理水槽中的出氣管；

所述控制系統(tǒng)包括溫度控制系統(tǒng)和氣流控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制器和設(shè)置在第一密閉間隙內(nèi)的第一加熱電阻絲，以及用于將220V交流電轉(zhuǎn)換為第一加熱電阻絲所需電壓的第一電壓調(diào)節(jié)器，所述溫度控制器、第一電壓調(diào)節(jié)器和第一加熱電阻絲依次連接；所述氣流控制系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣流溫度控制水箱，所述空氣壓縮機(jī)的輸出端連接有伸入氣流溫度控制水箱內(nèi)底部的第一輸氣管，所述第一輸氣管上設(shè)置有壓力表、穩(wěn)流閥和流量計，所述氣流溫度控制水箱上部連接有自第一密閉間隙上部進(jìn)入第一密閉間隙，自第一密閉間隙下部穿入煤樣支撐架與爐體底部之間的間隙內(nèi)，再穿入煤樣支撐架中間位置處上部的第二輸氣管，所述氣流溫度控制水箱內(nèi)設(shè)置有第二加熱電阻絲，所述溫度控制器的輸出端連接有用于將220V交流電轉(zhuǎn)換為第二加熱電阻絲所需電壓的第二電壓調(diào)節(jié)器；

所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)控計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、爐體溫度監(jiān)測傳感器組和煤樣溫度監(jiān)測傳感器組，所述爐體溫度監(jiān)測傳感器組由均勻設(shè)置在第一密閉間隙內(nèi)中部的多個第一溫度傳感器組成，所述煤樣溫度監(jiān)測傳感器組由分布在多層十字形隔架上的多個第二溫度傳感器組成，多個第一溫度傳感器的輸出端和多個第二溫度傳感器的輸出端均與數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊和溫度控制器均與監(jiān)控計算機(jī)相接；

所述氣體采集系統(tǒng)包括分布在多層十字形隔架上且伸出爐體外部的多根取氣管，伸出爐體外部的一段取氣管上設(shè)置有取氣閥門。

上述的煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述爐體外輪廓的形狀為圓柱形，所述煤樣支撐架為圓盤狀不銹鋼架，所述十字形隔架由兩根十字交叉連接的不銹鋼筋構(gòu)成，所述銅網(wǎng)的數(shù)量為一層或多層。

上述的煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述爐蓋內(nèi)部和卸煤蓋內(nèi)部均填充有隔熱材料。

上述的煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述隔熱材料為聚氨酯隔熱材料。

上述的煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置，其特征在于：位于煤樣支撐架中間位置處上部的第二輸氣管0的端口上設(shè)置有防塵過濾器。

上述的煤最短自然發(fā)火期與自然發(fā)火特性參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述爐體側(cè)壁的耐火磚層頂部設(shè)置有圓環(huán)狀凹槽，所述爐蓋卡合連接在圓環(huán)狀凹槽內(nèi)，所述圓環(huán)狀凹槽內(nèi)設(shè)置有用于密封爐體與爐蓋的水。