CN108120795A - 自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，包括供气系统、小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块、特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块，其中供气系统与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块相连，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块分别与特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块相连。优点：1）减少或避免外部环境的影响及煤氧复合反应过程中产热的散失，实现煤自燃过程特性参数的精准采集；2）装置结构简易，操作方便快捷；3）对煤堆自燃残留物进行结构可视化表征，并对烟气做腐蚀性、粘附性及其他物性、理化性质分析，对煤堆燃烧进行环保性评价，对煤矿安全生产、储运和煤矿消防灭火有着重大的工程实践意义。
Description
技术领域
本发明是一种自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，属于煤矿灾害防治领域。
背景技术
在煤炭的开采、储存和运输过程中，煤炭水分蒸发、通风条件差、煤炭与空气接触的比表面积增大，增加了煤炭自然发火的可能性，极大地影响了煤炭的安全生产活动。对煤自燃过程特性参数研究，有利于把握煤自燃及其灭火规律，对煤矿安全生产和储运有着重大的工程意义。
目前的煤自燃实验装置一般是从多个单一角度进行，如温度保护系统、外部条件、测试手段、加热方式、保温措施、影响因素等。譬如温度保护系统方面，以水作为介质，其最高温度并不能满足煤自燃的诱发条件，且水蒸气给实验造成一定误差；而油浴由于耗材量大、花费高为研究者所摒弃。大尺度模拟实验在反映煤自燃过程较为有效，但试验周期长（10-15天），不但需要大量实验用煤样，且重复性差。此外，现有的实验设计多为复杂笨重，操作繁杂，测试手段陈旧，加热方式单一，保温措施差，且一般侧重单一煤样自燃特性的实验模拟和煤氧化产物的成分分析，较少系统地模拟测试煤自燃过程中微观和宏观以及内在和外在物理和化学变化，缺乏对多孔介质的煤自燃的界定及其基本特性表征和分析。本实验装置系统地从多孔介质的煤在典型制约因素下和多个尺度的物理（温度、烟气遮光度、表面特性等）和化学（烟气成分、腐蚀性、毒性等）过程及其煤氧复合作用下探讨煤炭自燃过程的特性和机理。
发明内容
本发明提出的是一种自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其目的在于提供一种可以系统的模拟测试煤自燃过程中微观和宏观以及内在和外在物理和化学变化、并对多孔介质煤的自燃进行界定及基本特性表征和分析的装置，有利于探讨煤炭自燃过程的特性和机理及其对环境的影响。
本发明的技术解决方案：自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，包括供气系统、小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块、特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块，其中供气系统通过导气管与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块相连，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块与特征过程参数采集模块连接，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块通过橡胶管与烟气采集与分析模块相连。
使用其测试煤堆自燃典型过程特性的方法，包括如下步骤：
1）筛选试样：将采集煤块使用高速粉碎机粉碎，并使用筛子筛出不同粒度的试验煤样，将煤样装入煤低温氧化诱导自燃反应炉4中，连接装置并检查装置气密性；
2）燃烧：控制氮气瓶和空气瓶的流速，保证通入煤低温氧化诱导自燃反应炉4的气体中的氧气浓度保持固定值，利用温度控制装置以固定功率对反应炉下断的自馈式电加热盘9加热，使炉体整体温度升至240-250℃；停止加热，继续按照固定氧气浓度向反应炉通气，使煤样在已有温度基础上氧化直至自燃；
3）温度采集：炉身热电偶与贴壁热电偶13所测得的温度数据通过温度采集装置22采集后输入计算机并储存；
4）烟气分析：从煤低温氧化诱导自燃反应炉出气孔2排出的气体进入烟气采集与分析模块，在管道中检测烟气粘附性、遮光度、气体成分，并将数据采集至计算机中储存；
5）观察残渣：煤低温氧化诱导自燃反应炉完全冷却后，倒出炉内残渣，使用同步辐射TC扫描仪对残留物进行扫描，观察其断面形貌，对煤热解残留物进行结构可视化表征；对反应炉4做清洗工作，待反应炉干燥后，装入与上一组实验不同粒径的煤样，重复上述实验步骤；
6）重复试验：试验结束后，拆卸煤自燃反应装置，改变其加热方式，即更改自馈式电加热盘与柱状电阻丝的组合方式，重复上述实验。
本发明的有益效果：
1）利用热电偶把温度信号转换成热电动势信号的性能，低温氧化诱导自燃反应装置外壳保温层采用经过改性的疏水性SiO2气凝胶，减少或避免外部环境的影响及煤氧复合反应过程中产热的散失，实现了煤自燃过程特性参数的精准采集；
2）低温氧化诱导自燃反应装置设计为可拆卸的圆柱体三段式，便于调节不同工况的实验，可实现自馈式电加热盘、柱状电加热丝不同组合的加热方式设计，装置结构简易，操作方便快捷；
3）对煤堆自燃残留物进行结构可视化表征，并对烟气做腐蚀性、粘附性及其他物性和理化性质分析，有利于对煤堆燃烧进行环保性评价；
4）有利于把握煤堆自燃及其灭火规律，对煤矿安全生产、储运和煤矿消防灭火有着重大的工程实践意义。
附图说明
附图1是一种自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置结构示意图。
附图2是煤低温氧化诱导自燃反应炉三视图。
附图3是煤低温氧化诱导自燃反应炉炉壳结构示意图。
附图4是烟气采集与分析模块结构示意图。
图中1是进气孔、2是出气孔、3是贴壁热电偶孔、4是煤低温氧化诱导自燃反应炉、5是改性气凝胶毡、6是煤炉支架、7是改性气凝胶毡、8是孔质金属板、9是自馈式电加热盘、10是耐高温石棉隔热网、11是反应炉底座、12是反应炉顶盖、13是贴壁热电偶、14是辅助热源功率调节装置电源线、15是减压阀、16是稳压阀、17是稳流阀、18是压力表、19是气体干燥剂、20是流速与浓度控制仪、21是辅助热源功率调节装置、22是温度采集装置、23是粘附性测试仪、24是紫外可见分光光度计、25是激光气体分析仪。
具体实施方式
自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，包括供气系统、小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块、特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块，其中供气系统通过导气管与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块相连，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块与特征过程参数采集模块连接，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块通过橡胶管与烟气采集与分析模块相连。
所述供气系统包括减压阀15、稳压阀16、稳流阀17、压力表18、气体干燥剂19、流速与浓度控制仪20、空气瓶与氮气瓶；其中，空气瓶与氮气瓶分别通过导气管与气体干燥剂19连接，所述空气瓶与氮气瓶上均分别设有减压阀15、稳压阀16、稳流阀17和压力表18，所述气体干燥剂19与流速与浓度控制仪20连接，浓度控制仪20由导气管通过法兰与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块中的进气孔1连接。
所述小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块为可拆卸的圆柱体三段式装置，包括煤低温氧化诱导自燃反应炉4、煤炉支架6和反应炉顶盖12；其中煤低温氧化诱导自燃反应炉4和反应炉底座11通过螺纹连接，煤低温氧化诱导自燃反应炉4和反应炉顶盖12通过螺纹连接；所述反应炉底座11中心有进气孔1，反应炉底座11连接煤炉支架6，反应炉顶盖12中心有出气孔2，煤低温氧化诱导自燃反应炉4中设有贴壁热电偶孔3、改性气凝胶毡5、改性气凝胶毡7、孔质金属板8、耐高温石棉隔热网10；其中，煤低温氧化诱导自燃反应炉4外壳的里层和外层为不锈钢，中间层为改性气凝胶毡5 ，孔质金属板8位于煤低温氧化诱导自燃反应炉4炉膛底部，孔质金属板8下方设有三层耐高温石棉隔热网10，耐高温石棉隔热网10下方为改性气凝胶毡7。
所述改性气凝胶毡7为改性疏水性SiO2气凝胶，通过胶黏剂环氧树脂与表面活性剂KH-550定型和增强，热导系数为0.012-0.018（W/m•k），密度为180-220kg/m 3 。
所述特征过程参数采集模块包括炉身热电偶、自馈式电加热盘9、贴壁热电偶13、辅助热源功率调节装置21和温度采集装置22；其中，炉身热电偶和贴壁热电偶13位于煤低温氧化诱导自燃反应炉4炉膛内壁，自馈式电加热盘9位于小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块中的耐高温石棉隔热网10的下方，辅助热源功率调节装置21通过煤低温氧化诱导自燃反应炉4中的辅助热源功率调节装置电源线14与自馈式电加热盘9以及煤低温氧化诱导自燃反应炉4中的孔质金属板8连接，温度采集装置22的输入端与炉身热电偶、贴壁热电偶13连接，输出端与计算机连接。
所述煤低温氧化诱导自燃反应炉4宽150-160mm，直径为380-400mm，炉膛宽95-105mm，直径300mm，装置总高445mm，直径为160-170mm；底座高110mm，直径为150-155mm。
所述炉身热电偶为露端式铠装N型热电偶。
所述炉身热电偶的布置方式为：左侧热电偶从距炉膛顶部4-5cm处，向下分别布置5个热电偶，右侧热电偶从距炉膛底部5cm处，分别向上布置5个热电偶，热电偶之间的间距为5-6cm，贴壁式热电偶13位于煤低温氧化诱导自燃反应炉4的炉膛底部。
所述自馈式电加热盘9由多孔质金属盘为材料，由环状电加热丝环绕浇铸制成；所述多孔质金属盘采用纯铜制作，热导系数为401W/m*k，多孔质金属盘表面均匀分布6个直径为3mm的气孔。
为了实现不同热源组合方式的辅助加热，将一柱状电阻丝嵌至中心气孔上，实验时，可自由拆卸，以实现环状-柱状、环状两种组合的加热方式。
所述烟气采集与分析模块包括粘附性测试仪22、紫外可见分光光度计24、激光气体分析仪25和玻璃管，玻璃管上分段设有粘附性测试仪22和紫外可见分光光度计24，玻璃管入气口通过橡胶管与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块中的出气孔2连接，出气口与激光气体分析仪25相连，粘附性测试仪22、紫外可见分光光度计24和激光气体分析仪25分别与计算机相连。
使用自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置测试煤堆自燃典型过程特性的方法，包括如下步骤：
1）筛选试样：将采集煤块使用高速粉碎机粉碎，并使用筛子筛出不同粒度的试验煤样，将煤样装入煤低温氧化诱导自燃反应炉4中，连接装置并检查装置气密性；
2）燃烧：控制氮气瓶和空气瓶的流速，保证通入煤低温氧化诱导自燃反应炉4的气体中的氧气浓度保持固定值，利用温度控制装置以固定功率对反应炉下断的自馈式电加热盘9加热，使炉体整体温度升至240-250℃；停止加热，继续按照固定氧气浓度向反应炉通气，使煤样在已有温度基础上氧化直至自燃；
3）温度采集：炉身热电偶与贴壁热电偶13所测得的温度数据通过温度采集装置22采集后输入计算机并储存；
4）烟气分析：从煤低温氧化诱导自燃反应炉出气孔2排出的气体进入烟气采集与分析模块，在管道中检测烟气粘附性、遮光度、气体成分，并将数据采集至计算机中储存；
5）观察残渣：煤低温氧化诱导自燃反应炉完全冷却后，倒出炉内残渣，使用同步辐射TC扫描仪对残留物进行扫描，观察其断面形貌，对煤热解残留物进行结构可视化表征；对反应炉4做清洗工作，待反应炉干燥后，装入与上一组实验不同粒径的煤样，重复上述实验步骤；
6）重复试验：试验结束后，拆卸煤自燃反应装置，改变其加热方式，即更改自馈式电加热盘与柱状电阻丝的组合方式，重复上述实验。
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明
如附图1所示，本发明辅助热源三段式绝热氧化系统模拟煤自燃装置的大体结构，其包括小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块、特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块。
安装有减压阀15、稳压阀16、稳流阀17和压力表18的纯净空气瓶和纯净氮气瓶由导气管与燃烧炉底座11上的进气孔1相通过法兰连接；气体经过气体干燥剂19干燥后输入燃烧反应炉；
如附图2所示，自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其结构包括：进气孔1、出气孔2、贴壁热电偶孔3、煤低温氧化诱导自燃反应炉4、改性气凝胶毡5、煤炉支架6、改性气凝胶毡7、孔质金属板8、自馈式电加热盘9、耐高温石棉隔热网10、反应炉底座11、反应炉顶盖12、贴壁热电偶13、辅助热源功率调节装置电源线14、减压阀15、稳压阀16、稳流阀17、压力表18、气体干燥剂19、流速与浓度控制仪20、辅助热源功率调节装置21、温度采集装置22、粘附性测试仪23、紫外可见分光光度计24、激光气体分析仪25。
具体来说，本发明实施实例，一种自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置的主体部分包括出气孔2、煤低温氧化诱导自燃反应炉4、孔质金属盘8、反应炉底座11、反应炉顶盖12、贴壁热电偶13、炉身热电偶、耐高温石棉隔热网10、辅助热源功率调节装置21；从图中可以看出，煤低温氧化诱导自燃反应炉4与燃烧炉底座11通过螺纹连接，辅助热源功率调节装置21与孔质金属盘8和自馈式电加热盘9相连，对自馈式电加热盘9进行加热，并控制煤样总体温度。
本发明实施实例中，煤低温氧化诱导自燃反应炉4外由一层改性气凝胶毡5包裹，在中轴线布置五个热电偶，半径中点布置五个热电偶，并在中部设置贴壁热电偶3；加热板底盘上部由三层石棉网构成，以使反应炉受热均匀。贴壁热电偶3炉身热电偶与温度采集装置22连接；温度采集装置22实时收集热电偶测量的温度数据，形成煤样升温的温度变化曲线和对比试验温度曲线。
如附图3所示，煤低温氧化诱导自燃反应炉里层和外层采用不锈钢材质（在600℃以下，热导系数约10-30W/m•k），反应装置外壳中间层间采用改性气凝胶毡包裹。
如附图4所示，煤热解和自燃所产生气体由燃烧炉顶盖12上的出气孔2输出，采用管道不同分段设置的烟气特性参数采集点，通过耐腐蚀橡胶皮管与煤低温氧化诱导自燃反应炉出气孔2连接，并集成于一根高温玻璃管；在该玻璃管分段设置粘附性测试仪23、紫外可见分光光度计24，最终导入激光气体分析仪25，用于测试气体粘附性、遮光度、气体成分等表观特征；
实施例1
一种自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，对露天煤场、煤矸石山、集运码头等煤炭堆积场所自燃典型过程特性的精准实测，不仅低温氧化诱发自燃过程中特征温度节点进行检测，对其自燃产物（烟气）进行毒性分析，进而进行环保性评价，而且实现对烟气遮光度、粘附性和腐蚀性测试，进而还可进行煤自燃环境危险性评价。包括供气系统、小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块、特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块。
小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块包括辅助热源功率调节装置、煤低温氧化诱导自燃反应炉、绝热层、耐高温石棉隔热网、自馈式电加热盘、多孔质金属板；顶盖、底座；自馈式电加热盘由孔质金属盘为材料，由环状电加热丝环绕浇筑所制；所述多孔质金属板、耐高温石棉隔热网可实现对煤样的均匀加热，多孔质金属板采用纯铜（热导系数约为401W/m*k）制作，均匀分布6个直径为3mm的气孔，其中心位置的气孔可用于固定柱状电阻丝；
煤自燃反应装置设计为圆柱体三段式，底盘、煤低温氧化诱导自燃反应炉（含炉膛）和顶端出气口部分可以拆卸，底盘和煤低温氧化诱导自燃反应炉设置由螺纹结合，煤低温氧化诱导自燃反应炉和顶端由螺纹结合；煤低温氧化诱导自燃反应炉宽为150-160mm，直径为380-400mm，炉膛宽为95-105mm，直径300mm，装置总尺寸高约为445mm，直径为160-170mm；底座高110mm，直径为150-155mm；煤低温氧化诱导自燃反应炉里层和外层采用不锈钢材质（在600℃以下，热导系数约10-30W/m•k），反应装置外壳中间层间采用改性气凝胶毡包裹，一方面减少外界环境对实验装置内条件的影响，另一方面减低热传导对实验的影响，确保温度的精准采集。
中间层所采用的气凝胶毡采用经过改性的疏水性SiO 2 气凝胶通过胶黏剂（环氧树脂）与表面活性剂（KH-550）进行定型和增强；该改性气凝胶毡相关性能参数：热导系数，0.012-0.018（W/m•k）；密度，180-220（kg/m 3 ）。
供气系统中稳压温流阀用于控制气体的流动，并采用流速与浓度控制仪控制气体流速与浓度；氮气气瓶可在实验结束后通入，将炉内气体排出；所述纯净空气瓶可对煤低温氧化诱导自燃反应炉提供煤堆氧化和燃烧所需氧化剂；
过程特性参数采集模块中，辅助热源功率调节装置可控制自馈式电加热盘对煤样按照既定加热功率加热，其中所述温度采集系统包括炉身热电偶、贴壁热电偶、温度采集装置（温度采集范围为0-1200℃），温度采集系统与计算机相连；辅助热源功率调节装置实现800-1600W精准调节；所述热电偶除布置方式为：左侧热电偶从距炉膛顶部约4-5cm处开始，向下分别布置5个热电偶，右侧热电偶从距炉膛底部5cm处开始，分别向上布置5个热电偶，热电偶之间间距为5-6cm，此外，在位于炉身底部设置1个贴壁式热电偶；
为了克服铠装K型热电偶在300-500℃与800℃左右热电动势不稳定，热电偶采用露端式铠装N型热电偶（镍铬硅-镍硅镁热电偶）；所述铠装N型热电偶，其优点在于：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性且短期热循环复现性好。
烟气采集与分析模块包括粘附性测试仪、紫外可见分光光度计均集成于一根高温玻璃管，由耐腐蚀橡胶皮管与煤低温氧化诱导自燃反应炉出气孔连接，最终与激光气体分析仪连接，采用管道不同分段设置粘附性、遮光度、气体成分检测装置；模块与计算机相连；所述紫外可见分光光度计采用TU-1902双光束紫外可见分光光度计，可用于光度测量、光谱扫描及定量测量，波长范围为190-900；所述激光气体分析仪采用LGA3500激光气体分析仪，可用于煤堆（场）自燃标志性气体如CO、烷烃、炔烃的检测，响应时间为≤11s（短气体室）≤21s（长气体室）。
以固定速率加热时，煤样经历11-13min完成煤氧复合作用，温度在270-310℃开始自燃，当炉膛温度达到290-440℃，煤粉进入扩散燃烧阶段；
煤堆（场）低温氧化产物以CO2与CxHy成分居多，约占60-80%左右，伴有些余CO与H2气体，热解产气在270-500℃之间进入释放高峰期，并于700℃左右基本停止，累计产气量随温度变化虽略有波动，但总体呈对数关系，拟合相关系数R2达80％-95％。
实施例2
采用上述自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，模拟试验装置的工作过程包括：
（1）将柱状电阻丝镶嵌至中心，并重新安装反应炉。将约3kg粒度为250-400目的煤粒装入反应炉中，通入适量氮气，以检查装置气密性并排除各个模块中存有的废气；
（2）调节流速与浓度控制仪，气瓶氮、氧通入比例为9:1，进气孔气流速率为2L/min；
（3）5min后，气路稳定且装置内回路充斥9:1的氮、氧后，调试各个模块，以致各环节稳定正常，启动热源功率，并设置其为400W，实验开始；
（4）观察烟气采集与分析模块各个环节，保证各环节正常，待温度上升至200摄氏度时，粘附性测试仪和紫外可见分光光度计，有明显相应；
（5）炉体整体温度升至240-250℃；停止加热，继续按照固定氧气浓度向反应炉按原氮氧比通气；
（6）当温度上升至270℃时，气体含量明显上升，呈逐渐进入高峰期，290-440℃时CO2产率明显高于CxHy、CO与H2等低温氧化标志性产物，表明反应进入扩散燃烧阶段；
（7）当总体温度上升至700℃时，停止实验，将所测数据逐一保存至计算机。（7）当总体温度上升至700℃时，停止实验，将所测数据逐一保存至计算机。
Claims (10)
1.自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是包括供气系统、小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块、特征过程参数采集模块和烟气采集与分析模块，其中供气系统通过导气管与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块相连，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块与特征过程参数采集模块连接，小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块通过橡胶管与烟气采集与分析模块相连。
2.根据权利要求1所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述供气系统包括减压阀、稳压阀、稳流阀、压力表、气体干燥剂、流速与浓度控制仪、空气瓶和氮气瓶；其中，空气瓶与氮气瓶分别通过导气管与气体干燥剂连接，所述空气瓶与氮气瓶上均分别设有减压阀、稳压阀、稳流阀和压力表，所述气体干燥剂与流速与浓度控制仪连接，浓度控制仪由导气管通过法兰与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块中的进气孔连接。
3.根据权利要求1所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块为可拆卸的圆柱体三段式装置，包括煤低温氧化诱导自燃反应炉、煤炉支架和反应炉顶盖；其中煤低温氧化诱导自燃反应炉和反应炉底座通过螺纹连接，煤低温氧化诱导自燃反应炉和反应炉顶盖通过螺纹连接；所述反应炉底座中心有进气孔，反应炉底座连接煤炉支架，反应炉顶盖中心有出气孔，煤低温氧化诱导自燃反应炉中设有A改性气凝胶毡、B改性气凝胶毡、孔质金属板、耐高温石棉隔热网；其中，煤低温氧化诱导自燃反应炉外壳的里层和外层为不锈钢，中间层为A改性气凝胶毡 ，孔质金属板位于煤低温氧化诱导自燃反应炉炉膛底部，孔质金属板下方设有三层耐高温石棉隔热网，耐高温石棉隔热网下方为B改性气凝胶毡。
4.根据权利要求1所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述特征过程参数采集模块包括炉身热电偶、自馈式电加热盘、贴壁热电偶、辅助热源功率调节装置和温度采集装置；其中，炉身热电偶和贴壁热电偶位于煤低温氧化诱导自燃反应炉炉膛内壁，自馈式电加热盘位于小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块中的耐高温石棉隔热网的下方，辅助热源功率调节装置与自馈式电加热盘、煤低温氧化诱导自燃反应炉中的孔质金属板连接，温度采集装置的输入端与炉身热电偶、贴壁热电偶连接，输出端与计算机连接。
5.根据权利要求1所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述烟气采集与分析模块包括粘附性测试仪、紫外可见分光光度计、激光气体分析仪和玻璃管，粘附性测试仪和紫外可见分光光度计设于玻璃管上，玻璃管入气口通过橡胶管与小尺度煤堆低温氧化诱导自燃模块中的出气孔连接，出气口与激光气体分析仪相连，粘附性测试仪、紫外可见分光光度计和激光气体分析仪分别与计算机相连。
6.根据权利要求3所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述改性气凝胶毡为改性疏水性SiO2气凝胶，热导系数为0.012-0.018（W/m•k），密度为180-220kg/m 3 。
7.根据权利要求4所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述煤低温氧化诱导自燃反应炉宽150-160mm，直径为380-400mm，炉膛宽95-105mm，直径300mm，装置总高445mm，直径为160-170mm；底座高110mm，直径为150-155mm。
8.根据权利要求4所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述炉身热电偶为露端式铠装N型热电偶，炉身热电偶的布置方式为：左侧热电偶从距炉膛顶部4-5cm处，向下分别布置5个炉身热电偶，右侧炉身热电偶从距炉膛底部5cm处，向上分别布置5个炉身热电偶，炉身热电偶之间的间距为5-6cm；贴壁式热电偶位于煤低温氧化诱导自燃反应炉的炉膛底部。
9.根据权利要求4所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置，其特征是所述自馈式电加热盘由多孔质金属盘为材料，由环状电加热丝环绕浇铸制成；所述多孔质金属盘采用纯铜制作，热导系数为401W/m*k，多孔质金属盘表面有6个直径为3mm的气孔，一个位于多孔质金属盘中心处，其余五个均匀分布于四周；中心气孔内可拆卸的镶嵌有一柱状电阻丝。
10.使用权利要求1所述的自馈式加热煤堆低温氧化诱导加速自燃试验模拟装置测试煤堆自燃典型过程特性的方法，其特征是包括如下步骤：
1）筛选试样：将采集煤块使用高速粉碎机粉碎，并使用筛子筛出不同粒度的试验煤样，将煤样装入煤低温氧化诱导自燃反应炉中，连接装置并检查装置气密性；
2）燃烧：控制氮气瓶和空气瓶的流速，保证通入煤低温氧化诱导自燃反应炉的气体中的氧气浓度保持固定值，利用温度控制装置以固定功率对反应炉下断的自馈式电加热盘加热，使炉体整体温度升至240-250℃；停止加热，继续按照固定氧气浓度向反应炉通气，使煤样在已有温度基础上氧化直至自燃；
3）温度采集：炉身热电偶与贴壁热电偶所测得的温度数据通过温度采集装置采集后输入计算机并储存；
4）烟气分析：从煤低温氧化诱导自燃反应炉出气孔排出的气体进入烟气采集与分析模块，在管道中检测烟气粘附性、遮光度、气体成分，并将数据采集至计算机中储存；
5）观察残渣：煤低温氧化诱导自燃反应炉完全冷却后，倒出炉内残渣，使用同步辐射TC扫描仪对残留物进行扫描，观察其断面形貌，对煤热解残留物进行结构可视化表征；对反应炉做清洗工作，待反应炉干燥后，装入与上一组实验不同粒径的煤样，重复上述实验步骤；
6）重复试验：试验结束后，拆卸煤自燃反应装置，改变其加热方式，即更改自馈式电加热盘与柱状电阻丝的组合方式，重复上述实验。
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