[發(fā)明專利]一種測量煤低溫氧化發(fā)熱率的裝置與方法

在審

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• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107421987A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路長;劉洋;汪莉霞;王小康;潘榮錕;余明高;王鴻波;賈海林;王健;裴蓓
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: G01N25/48
• 分類號: G01N25/48
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙)41117
• 代理人: 楊妙琴

本發(fā)明提供了一種測量煤低溫氧化發(fā)熱率的裝置與方法，該裝置，包括加熱爐，加熱爐底部鋪設(shè)有加熱器，加熱爐中央設(shè)有圓柱形煤樣罐，所述圓柱形煤樣罐的煤樣高度h/底面半徑R大于6，加熱爐內(nèi)和圓柱形煤樣罐內(nèi)插入熱電偶，圓柱形煤樣罐底部通有進氣管，進氣管通過空氣流量計與外部空壓機連接，加熱器與計算機連接，由計算機進行程序加熱控制，熱電偶與計算機連接，熱電偶采集數(shù)據(jù)由計算機進行存儲。本發(fā)明采用裝置設(shè)計一種特定的方式對煤炭進行加熱氧化，并對升溫過程進行測量；然后對該特定方式進行理論分析，推導(dǎo)出煤氧化放熱率的表達式；最后利用測量的數(shù)據(jù)就可以計算出煤低溫氧化放熱率的大小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤炭發(fā)熱率測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量煤低溫氧化發(fā)熱率的裝置與方法。

背景技術(shù)

煤是一種重要的燃料和化工原料，在我國一次能源消費中占70％左右。煤炭在開采、堆放儲存、運輸?shù)冗^程中會存在自然發(fā)火的現(xiàn)象，能造成嚴重的社會危害和環(huán)境污染。煤炭自燃的原因是在各溫度下煤都能跟氧氣發(fā)生反應(yīng)并放出熱量。尤其是，在低溫下，煤就能同空氣中的氧氣反應(yīng)而積熱，使得溫度不斷升高。如果煤炭的散熱量大于產(chǎn)熱量，那么不會形成自燃；反之如果煤炭的散熱量小于產(chǎn)熱量，那么煤炭溫度會不斷升高而形成自燃。煤炭氧化放熱是自燃發(fā)生的內(nèi)因，因此，煤炭自燃性的強弱主要取決于該煤樣在低溫下氧化發(fā)熱率的大小。

在我國統(tǒng)配和重點煤礦中，存在自然發(fā)火危險的礦井占總礦井數(shù)的46～49％，自然發(fā)火煤層占累計可采煤層數(shù)的60％，因此防治煤自燃是煤炭生產(chǎn)中的一項重要工作。礦井中的煤炭自燃具有以下幾個特點：(1)煤自燃發(fā)生涉及的因素很多，包括煤自身的氧化自燃性，遺煤厚度、粒度、含水率、孔隙率、透氣性，以及漏風(fēng)條件、氧氣濃度等等；(2)煤自燃的潛伏期很長，會達到幾個月甚至幾年；(3)在潛伏期很難判斷是否會發(fā)生自燃。

基于以上特點，為滿足實際煤自燃防治需要，對煤自燃性的檢測方法應(yīng)同時具備指標直觀、結(jié)果有效、數(shù)據(jù)準確、測試快速等的特點。目前我國的標準檢測方法是GBT20104-2006《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》，該國標方法具有指標直觀、數(shù)據(jù)準確、測試快速的特點，但業(yè)界內(nèi)普遍認為該方法可以較好地用于參考，結(jié)果則不夠準確和有效，也有大量的文獻對此進行了分析討論。

在理論上，絕熱氧化升溫法被認為是較好的方法。該方法與本發(fā)明方法類似地考慮了煤的氧化放熱性。該方法具有指標直觀、結(jié)果有效的特點，但在具有應(yīng)用中目前還無法保證測量數(shù)據(jù)的準確性，和測試時間的快速性。該方法的核心條件是“絕熱”，手段是人為地加熱平衡。但由于低溫下煤的氧化放熱量非常弱，微小的加熱誤差都會使真實值完全被湮滅。另外測試時間也無法預(yù)先控制，完全取決于煤低溫氧化反應(yīng)的發(fā)展，可能需要幾十小時，幾天，甚至百千克以上的煤樣需要數(shù)個月。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種測量煤低溫氧化發(fā)熱率的裝置與方法。本發(fā)明采用裝置設(shè)計一種特定的方式對煤炭進行加熱氧化，并對升溫過程進行測量；然后對該特定方式進行理論分析，推導(dǎo)出煤氧化發(fā)熱率的表達式；最后利用測量的數(shù)據(jù)就可以計算出煤低溫氧化發(fā)熱率的大小。

術(shù)語解釋：

低溫：本發(fā)明中低溫指室溫～100℃。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種測量煤低溫氧化發(fā)熱率的裝置，包括加熱爐，加熱爐底部鋪設(shè)有加熱器，加熱爐中央設(shè)有圓柱形煤樣罐，所述圓柱形煤樣罐的煤樣高度h/底面半徑R大于6，加熱爐內(nèi)和圓柱形煤樣罐內(nèi)插入熱電偶，圓柱形煤樣罐底部通有進氣管，進氣管通過空氣流量計與外部空壓機連接，加熱器與計算機連接，由計算機進行程序加熱控制，熱電偶與計算機連接，熱電偶采集數(shù)據(jù)由計算機進行存儲。

進一步，加熱器上蓋有帶孔洞的鐵板。

進一步，圓柱形煤樣罐為雙底結(jié)構(gòu)，包括下底和上底，下底為圓柱形煤樣罐的密閉底部，在下底上方設(shè)置有上底，上底上均勻設(shè)置若干孔洞。