[發明專利]基于聲學測溫的煤自燃高溫點運移路徑可視化裝置及方法

在審

• 申請號: 202110858159.7
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113419027A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 郭軍;王凱旋;蔡國斌;岳寧芳;金彥;劉華;李帥;權巖萍
• 申請（專利權）人: 西安科技大學;西安天河礦業科技有限責任公司
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 西安碩大知識產權代理事務所(普通合伙) 61283
• 代理人: 張德興

本發明公開了一種基于聲學測溫的煤自燃高溫點運移路徑可視化裝置及方法，該方法采用熱電偶接觸測溫和聲學非接觸測溫相耦合的方法，重構煤自燃升溫過程中三維溫度場及內部高溫點運移路徑。該裝置包括圓柱式罐體、程序溫度控制系統、熱電偶接觸測溫裝置、聲學非接觸測溫裝置和自動升降調節裝置，熱電偶接觸測溫裝置和聲學非接觸測溫裝置分別連接熱電轉化裝置和聲電轉化裝置，熱電轉化裝置和聲電轉化裝置分別連接一個溫度數據采集卡，溫度數據采集卡連接計算機界面溫度可視化輸出裝置。本發明能夠實現煤自燃溫度場及高溫點運移路徑的可視化監測，有利于提高煤自燃各階段自燃特性研究，可為煤田火區火勢發展規律及高溫區域實時監測提供參考。

技術領域

本發明屬于煤自燃特性測試技術領域，特別涉及基于聲學測溫的煤自燃高溫點運移路徑可視化裝置及方法。

背景技術

由于松散煤體在燃燒階段中高溫點的位置難以準確判斷，目前我國對煤自燃過程中高溫點運移路徑及規律的研究，主要停留在利用軟件模擬分析階段，很少開展松散煤體自燃過程中高溫點運移路徑及規律相關方面的實驗研究，且在煤體溫度測量方面，主要是利用氣相色譜分析儀檢測煤自燃過程產生的氣體，確定煤自燃的各個階段特征溫度，由于氣相色譜分析儀的差異，導致檢測出來的特征溫度差異比較大，且不能直觀觀察煤自燃過程的溫度變化，依靠人工推演的煤自燃高溫點的移動路徑，無法直觀判定煤自燃過程高溫點的運移規律。因此，研究煤自燃過程中溫度分布及高溫點運移路徑可視化，可為煤田火區火勢發展規律及高溫區域實時監測提供參考。

發明內容

為了克服以上技術問題，本發明的目的在于提供基于聲學測溫的煤自燃高溫點運移路徑可視化裝置及方法，能夠完成聲音的產生、發聲、接收、采集、分析全過程，實時監測煤樣溫度及內部高溫點的運移規律，實現煤樣溫度及高溫點運移路徑三維可視化，能夠實現煤自燃過程中非均溫度場分布及高溫點運移規律的可視化監測。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

基于聲學測溫的煤自燃高溫點運移路徑可視化裝置，包括圓柱式罐體1、程序自加熱控制系統、氣路、自動升降調節裝置、熱電偶接觸測溫裝置和聲學非接觸測溫裝置；

所述程序自加熱控制系統包括鋪設在圓柱式罐體1的底面內側和側壁內側的熱電加熱絲7、均勻固定在圓柱式罐體1底面內側的高溫熱電加熱棒8，所述熱電加熱絲7和高溫熱電加熱棒8通過電熱控制儀9控制，電熱控制儀9與溫度控制儀10相連；

所述氣路包括設置在圓柱式罐體1底部的氣體干燥箱12，圓柱式罐體1頂部穿有出氣豎管13，圓柱式罐體1底部側面設置有進氣橫管11；

所述自動升降調節裝置用于調整收發式聲波換能器24的高度；

所述熱電偶接觸測溫裝置用于測量控制圓柱式罐體1內部煤樣溫度；

所述聲學非接觸測溫裝置用于監測爐膛3內煤樣溫度分布及高溫點運移路徑。

所述圓柱式罐體1包括裝煤爐膛3，裝煤爐膛3外側設置有耐火保溫層2，裝煤爐膛3頂部設置有上罐蓋4和下罐蓋5，上罐蓋4和下罐蓋5之間設置有耐火密封圈，所述上罐蓋4和下罐蓋5由螺栓6固定，所述耐火保溫層2和罐蓋均由耐火材料制成；所述耐火材料為陶瓷纖維；

所述螺栓6數量為8個，直徑為12mm，均勻布置在罐蓋上。

所述高溫熱電加熱棒8的數量為四根，四根高溫熱電加熱棒8在裝煤爐膛3內均勻布設。

所述氣體干燥箱12設有干燥劑并通過鋼絲密網14與裝煤爐膛3連接，所述出氣豎管13穿過上罐蓋4和下罐蓋5進入圓柱式罐體1；

所述圓柱式罐體1的直徑為600mm，所述圓柱式罐體1的高度為750mm；所述裝煤爐膛3的直徑為300mm，所述裝煤爐膛3的高度為600mm，所述鋼絲密網14與圓柱式罐體1內底面之間的距離為50mm；

所述鋼絲密網14的密度為100～300目。