[發明專利]基于熱重的煤自燃特性測定裝置

有效

• 申請號: 201610338042.5
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105807029B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 徐永亮;王蘭云;王少坤;褚廷湘;余明高;宋志鵬;位亞南;荊國松
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙)41113
• 代理人: 嚴艷麗

技術領域

本發明涉及一種基于熱重的煤自燃特性測定裝置。

背景技術

煤炭是我國重要能源之一，20世紀90年代至今在我國能源結構中保持在70%以上。但是煤炭的自燃不但造成我國煤炭資源的損失，同時也嚴重威脅煤炭資源的安全開采。因而，有必要研究了解煤的自燃特性，構建煤自燃過程中各項參數之間的關系服務于我國煤炭資源的保護與開采。目前實驗室用于研究煤的自燃特性的主要設備有：絕熱氧化裝置、程序升溫裝置、傅里葉紅外光譜儀及熱分析儀等設備。其中程序升溫設備和熱分析儀特點如下：程序升溫設備研究煤自燃特性是將煤樣置于程序升溫爐中，程序升溫爐進行程序升溫加快煤樣的氧化升溫，獲得程序升溫過程中煤樣氧化升溫特性曲線，并且可以與氣相色譜儀聯用獲得煤氧化升溫過程中的氣體組分及體積分數；熱分析設備研究煤自燃特性是利用程序溫度控制下使煤樣進行氧化，從而獲得煤樣質量改變量與溫度之間的關系，同時可獲得煤樣在氧化過程中的吸/放熱量。

但是程序升溫設備無法獲得煤在氧化升溫過程中煤樣的質量改變量這一煤自燃特性的重要參數；而熱分析設備并非針對煤氧化特性而開發的設備，在煤氧化研究方面所注重的僅是煤樣在升溫過程中的質量改變量，同時，目前已有的熱分析設備為了兼顧對熱量的分析，注重靈敏性，造成所分析樣品質量小，，由于測試所用的煤樣質量小，單位質量煤樣在氧化升溫過程中的產氣量小，無法對煤氧化過程中所生成氣體組分及體積分數進行定量分析。而目前所使用的熱-紅聯運技術（熱分析儀與紅外光譜聯用）僅能對氣體的官能團進行分析。程序升溫設備在測試煤氧化升溫特性時是使氣流通過流經破碎煤樣堆積形成的空隙而熱分析儀則是煤樣處于氧化氣氛中，而使氣體流經破碎煤體堆積形成的空隙則更符合煤礦工作面回采過后采空區的遺煤的氧化的過程。若使用程序升溫和熱分析儀對煤樣分別進行分析，一是造成，費時費力，勞動強度大，二是，大質量煤樣（程序升溫）和小質量煤樣（熱分析儀）并不能構成對比，無法獲得煤樣在升溫過程中質量改變與氣體產生/消耗之間的關系。煤在氧化過程升溫過程中所產生氣體正是由于煤發生氧化熱解產生的，煤的質量必然會發生改變，因而構建煤氧化過程中質量變化與煤產氣特征的關系對與煤氧化特性的研究至關重要。因此，如何將熱分析注重質量改變測試這一特點與程序升溫設備進行結合，從而同時獲得煤樣在氧化升溫過程中升溫特性曲線、質量改變量以及不同溫度下煤樣的產/耗氣特征，是當前迫切要解決的問題。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術缺陷，本發明之目的就是提供一種基于熱重的煤自燃特性測定裝置，可有效解決程序升溫下煤樣的氧化升溫特性曲線、質量改變量以及產/耗氣特征的同步測量問題。

本發明解決的技術方案是，氧氣高壓鋼瓶經第一氣路管路與氣體預混裝置相連，氮氣高壓鋼瓶經第二氣路管路分別與第一氣路管路、氣體預混裝置連通，氣體預混裝置經第一氣體管路與進氣管相連，進氣管和預熱銅管相連，預熱銅管置于煤樣罐支架下部內，預熱銅管下方的煤樣罐支架底部向下伸出程序升溫箱的箱體，置于天平的托盤上，煤樣罐支架的頂部向上伸出程序升溫箱的箱體，煤樣罐支架的頂部內有置于程序升溫箱的箱體頂部上方的降溫銅管，預熱銅管上方的煤樣罐支架中裝有煤樣罐，預熱銅管與煤樣罐下部的進氣口相連，煤樣罐上部的出氣口與降溫銅管相連，降溫銅管經出氣管連接第二氣體管路，第二氣體管路接在氣相色譜儀上，由氣相色譜儀對所出氣體進行分析，程序升溫箱是由箱體、加熱層、保溫層、程序升溫控制器、煤樣溫度數據采集卡和天平組合在一起構成的封閉結構，箱體外周包裹有加熱層，加熱層內有電熱絲，加熱層外部包裹有保溫層，電熱絲和箱體外部的程序升溫控制器連接，程序升溫控制器控制加熱層中的電熱絲的功率實現箱體的升溫，煤樣罐內裝有溫度傳感器，溫度傳感器的自由端伸出煤樣罐支架和煤樣溫度數據采集卡相連接，煤樣溫度數據采集卡通過溫度傳感器采集煤樣溫度，程序升溫控制器、煤樣溫度數據采集卡、天平、氣相色譜儀均與計算機相連接。

本發明實現了不同氧濃度氣氛下煤的氧化升溫，在煤氧化升溫過程中氧氣濃度的改變；可實現煤樣質量在煤氧化升溫過程中溫度和質量變化的測量；可實現煤在氧化升溫過程中氣體生成特征的測定，本發明自動化程度高，測試結果可靠，實現了煤氧化升溫的同時可對煤質量改變量進行實時測量。

附圖說明

圖1為本發明的結構主視圖。

圖2為本發明煤樣罐的承載架的結構圖。

圖3為本發明氣體預混裝置的結構剖視圖。

圖4為本發明圖3的A-A向截面圖（放大）。

具體實施方式