[實用新型]一種測量煤低溫氧化發熱率的裝置

有效

• 申請號: 201720981886.1
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN207163948U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）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）人: 河南理工大學
• 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所(普通合伙)41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域

本實用新型屬于煤炭發熱率測量技術領域，具體涉及一種測量煤低溫氧化發熱率的裝置。

背景技術

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、運輸等過程中會存在自然發火的現象，能造成嚴重的社會危害和環境污染。煤炭自燃的原因是在各溫度下煤都能跟氧氣發生反應并放出熱量。尤其是，在低溫下，煤就能同空氣中的氧氣反應而積熱，使得溫度不斷升高。如果煤炭的散熱量大于產熱量，那么不會形成自燃；反之如果煤炭的散熱量小于產熱量，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生的內因，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熱率的大小。

在我國統配和重點煤礦中，存在自然發火危險的礦井占總礦井數的46～49％，自然發火煤層占累計可采煤層數的60％，因此防治煤自燃是煤炭生產中的一項重要工作。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同時具備指標直觀、結果有效、數據準確、測試快速等的特點。目前我國的標準檢測方法是GBT 20104-2006《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》，該國標方法具有指標直觀、數據準確、測試快速的特點，但業界內普遍認為該方法可以較好地用于參考，結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。該方法與本實用新型方法類似地考慮了煤的氧化放熱性。該方法具有指標直觀、結果有效的特點，但在具有應用中目前還無法保證測量數據的準確性，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先控制，完全取決于煤低溫氧化反應的發展，可能需要幾十小時，幾天，甚至百千克以上的煤樣需要數個月。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種測量煤低溫氧化發熱率的裝置。本實用新型采用裝置設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，推導出煤氧化發熱率的表達式；最后利用測量的數據就可以計算出煤低溫氧化發熱率的大小。

術語解釋：

低溫：本實用新型中低溫指室溫～100℃。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種測量煤低溫氧化發熱率的裝置，包括加熱爐，加熱爐底部鋪設有加熱器，加熱爐中央設有圓柱形煤樣罐，所述圓柱形煤樣罐的煤樣高度h/底面半徑R大于6，加熱爐內和圓柱形煤樣罐內插入熱電偶，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，熱電偶采集數據由計算機進行存儲。

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構，包括下底和上底，下底為圓柱形煤樣罐的密閉底部，在下底上方設置有上底，上底上均勻設置若干孔洞。

進一步，圓柱形煤樣罐的下底和上底之間通入進氣管。

進一步，加熱爐中間放置第一熱電偶，對爐內溫度進行監測；圓柱形煤樣罐內在中間高度平面上r＝0和r＝R/2處分別插入第二熱電偶和第三熱電偶，對圓柱形煤樣罐內進行溫度測量。

進一步，所述空氣流量計調整空氣流速為10ml/min。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

(1)本實用新型中的加熱爐可實現電腦控制的程序加熱，包括線性升溫加熱、恒溫加熱、設定升溫曲線的加熱等。

(2)本實用新型中的電加熱器上設置多孔罩板，可以屏蔽熱輻射，實現純粹的空氣浴加熱。

(3)本實用新型中的煤樣罐設計為雙層底結構，下底密閉，上底均勻設置諸多小孔。上底以上為煤樣裝載空間，上下底之間為外加氣流通入空間，氣流再經過上底的小孔均勻進入煤樣內部與煤發生氧化反應。