CN108519403A - 一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，该实验装置包括动态配气系统、煤程序升温系统、自动定量气样采集系统、气样数据分析系统，动态配气系统设置有高压氧气钢瓶、高压氮气钢瓶，煤程序升温系统设置有预热铜管、硅油、搅拌器、加热圈、煤样罐、热电偶、多点温度记录仪、温度控制仪，自动定量气样采集系统设置有净化管、自动定量取样器、时间延迟器，气样数据分析系统设置有G2800T气相色谱仪、G3800F气相色谱仪、甲烷转化炉、数据处理计算机。其设计合理、操作简便，能为煤样提供不同氧气浓度的程序升温环境，能够使各部分煤样受热均匀，提高实验精度和数据结果的准确性，简化了操作过程，缩短了实验时间。

Description

一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置
技术领域
本发明涉及煤自燃特性参数测定技术领域，尤其涉及一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置。
背景技术
目前，煤的低温氧化实验广泛应用于煤自燃特性的实验研究领域，对煤自燃特性和指标气体生成规律的研究都是在初始氧体积分数为21%的环境中进行的，实验系统主要有程序升温系统和绝热氧化系统两大类，大多利用空气对煤样进行加热，但由于空气导热效果差，各处煤样温差大、受热不平衡，导致耗氧量计算不准确，相比较而言，液体则具有比热大、对流换热系数大等特性，可以使各处煤温均匀分布，更好的保证实验数据的准确性。井下采空区、封闭火区、煤柱等有自燃危险的隐蔽空间是发生煤自燃灾害的主要区域，这些区域的氧气体积分数往往低于21%，煤的氧化燃烧在贫氧环境中进行。
为了弥补之前类似实验装置的缺陷，在提高实验数据准确性的基础上探究煤在贫氧条件下燃烧生成的链烃类指标气体变化规律，以期提升指标气体对煤自燃火灾早期预测预报的准确性，从试验的角度为煤自燃火灾防治理论提供依据，发明了一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置。
发明内容
针对现有煤程序升温实验装置的缺陷，本发明提供一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，其设计合理、操作简便，能通过动态配气系统为煤样提供不同氧气浓度的程序升温环境，在油浴内对煤样加热，能够使各部分煤样受热均匀，提高实验精度和数据结果的准确性，采用自动定量气样采集系统能够实现煤氧化升温过程中气体产物的自动取样，可精准控制取样时间和气样体积，并实现气样的全自动智能化验和分析，弥补了人为取样不均匀、测量精度低等缺陷，简化了操作过程，缩短了实验时间。
本发明所采用的技术方案是：一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，其特征在于：包括由作为实验配气源的高压氧气钢瓶、高压氮气钢瓶、控制所述配气源压力的稳压阀、控制所述配气源流量的稳流阀、显示气体压力的压力表、调节所述配气源流速的气阻、显示气体流量的转子流量计、连接并转换气路的三通阀门、为所述实验进行配气的配气罐、净化所述配气罐中气体的净化管组成的所述实验装置中动态配气系统，该系统各部件之间采用铜制气管进行连接；由为所述配气系统提供的混合气体进行预热的预热铜管、为使所述实验煤样均匀受热的硅油、搅拌所述硅油的搅拌器、为所述实验提供热源的加热圈、作为所述实验中煤样氧化反应容器的煤样罐、测量所述煤样罐内温度的热电偶、记录所述热电偶所测数据的多点温度记录仪、调控所述加热圈加热温度的温度控制仪组成的所述实验装置中煤程序升温系统，该系统所有部件封装在同一个长方体铁盒内，其中所述实验装置中配气系统和煤程序升温系统通过所述预热铜管相连，所述热电偶和所述多点温度记录仪、所述加热圈和所述温度控制仪均使用数据线连接；由净化所述煤样罐中煤样氧化气体产物的净化管、定量定时采集所述煤样罐中煤氧化气体产物的自动定量取样器、控制所述自动定量取样器取样时间的时间延迟器组成的所述实验装置中自动定量气样采集系统，其中所述净化管与所述煤样罐顶部用铜制气管相连，所述净化管与所述自动定量取样器也通过铜制气管相连，所述自动定量取样器与所述时间延迟器用数据线连接；由用来分析所述煤样罐中煤氧化反应气体产物成分的G2800T气相色谱仪和G3800F气相色谱仪、甲烷转化炉、用来处理所述多点温度记录仪、所述G2800T气相色谱仪和所述G3800F气相色谱仪数据的数据处理计算机组成所述实验装置中气样数据分析系统，其中所述G2800T气相色谱仪和所述G3800F气相色谱仪分别与所述自动定量取样器用铜制气管连接，所述G3800F气相色谱仪与所述甲烷转化炉用铜制气管连接，所述数据处理计算机分别和所述多点温度记录仪、所述自动定量取样器、所述G2800T气相色谱仪和所述G3800F气相色谱仪用数据线连接。
所述基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，能为煤样提供不同氧气浓度的程序升温环境。
所述基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，能够实现煤氧化升温过程中气体产物的自动取样，可精准控制取样时间和气样体积，并实现气样的全自动智能化验和分析。
本发明的有益效果：1、设计合理、操作简便；2、能为煤样提供不同氧气浓度的程序升温环境；3、能够使各部分煤样受热均匀，提高实验精度和数据结果的准确性；4、采用自动定量气样采集系统能够实现煤氧化升温过程中气体产物的自动取样，可精准控制取样时间和气样体积，并实现气样的全自动智能化验和分析，弥补了人为取样不均匀、测量精度低等缺陷，简化了操作过程，缩短了实验时间。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中标记说明：1高压氧气钢瓶、2高压氮气钢瓶、3稳压阀、4稳流阀、5压力表、6气阻、7转子流量计、8三通阀门、9配气罐、10净化管、11预热铜管、12硅油、13搅拌器、14加热圈、15煤样罐、16热电偶、17多点温度记录仪、18温度控制仪、19自动定量取样器、20 G2800T气相色谱仪、21时间延迟器、22 G3800F气相色谱仪、23甲烷转化炉、24数据处理计算机。
具体实施方式
根据附图详细说明本发明的具体结构。该基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置包括由作为实验配气源的高压氧气钢瓶1、高压氮气钢瓶2、控制配气源压力的稳压阀3、控制配气源流量的稳流阀4、显示气体压力的压力表5、调节配气源流速的气阻6、显示气体流量的转子流量计7、连接并转换气路的三通阀门8、为实验进行配气的配气罐9、净化配气罐9中气体的净化管10组成的实验装置中动态配气系统，该系统各部件之间采用铜制气管进行连接；由为配气系统提供的混合气体进行预热的预热铜管11、为使实验煤样均匀受热的硅油12、搅拌硅油12的搅拌器13、为实验提供热源的加热圈14、作为实验中煤样氧化反应容器的煤样罐15、测量煤样罐15内温度的热电偶16、记录热电偶16所测数据的多点温度记录仪17、调控加热圈14加热温度的温度控制仪18组成的实验装置中煤程序升温系统，该系统所有部件封装在同一个长方体铁盒内，其中实验装置中配气系统和煤程序升温系统通过预热铜管11相连，热电偶16和多点温度记录仪17、加热圈14和温度控制仪18均使用数据线连接；由净化煤样罐15中煤样氧化气体产物的净化管10、定量定时采集煤样罐15中煤氧化气体产物的自动定量取样器19、控制自动定量取样器19取样时间的时间延迟器21组成的实验装置中自动定量气样采集系统，其中净化管10与煤样罐15顶部用铜制气管相连，净化管10与自动定量取样器19也通过铜制气管相连，自动定量取样器19与时间延迟器21用数据线连接；由用来分析煤样罐15中煤氧化反应气体产物成分的G2800T气相色谱仪20和G3800F气相色谱仪22、甲烷转化炉23、用来处理多点温度记录仪17、G2800T气相色谱仪20和G3800F气相色谱仪22数据的数据处理计算机24组成实验装置中气样数据分析系统，其中G2800T气相色谱仪20和G3800F气相色谱仪22分别与自动定量取样器19用铜制气管连接，G3800F气相色谱仪22与甲烷转化炉23用铜制气管连接，数据处理计算机24分别和多点温度记录仪17、自动定量取样器19、G2800T气相色谱仪20和G3800F气相色谱仪22用数据线连接。
本实施例中，搅拌器13为双叶搅拌器，也可采用多叶搅拌器。
本实施例中，煤样罐15为圆柱形煤样罐，实际使用时也可换成其他煤样罐。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，其特征在于：包括由作为实验配气源的高压氧气钢瓶（1）、高压氮气钢瓶（2）、控制所述配气源压力的稳压阀（3）、控制所述配气源流量的稳流阀（4）、显示气体压力的压力表（5）、调节所述配气源流速的气阻（6）、显示气体流量的转子流量计（7）、连接并转换气路的三通阀门（8）、为所述实验进行配气的配气罐（9）、净化所述配气罐（9）中气体的净化管（10）组成的所述实验装置中动态配气系统，该系统各部件之间采用铜制气管进行连接；由为所述配气系统提供的混合气体进行预热的预热铜管（11）、为使所述实验煤样均匀受热的硅油（12）、搅拌所述硅油（12）的搅拌器（13）、为所述实验提供热源的加热圈（14）、作为所述实验中煤样氧化反应容器的煤样罐（15）、测量所述煤样罐（15）内温度的热电偶（16）、记录所述热电偶（16）所测数据的多点温度记录仪（17）、调控所述加热圈（14）加热温度的温度控制仪（18）组成的所述实验装置中煤程序升温系统，该系统所有部件封装在同一个长方体铁盒内，其中所述实验装置中配气系统和煤程序升温系统通过所述预热铜管（11）相连，所述热电偶（16）和所述多点温度记录仪（17）、所述加热圈（14）和所述温度控制仪（18）均使用数据线连接；由净化所述煤样罐（15）中煤样氧化气体产物的净化管（10）、定量定时采集所述煤样罐（15）中煤氧化气体产物的自动定量取样器（19）、控制所述自动定量取样器（19）取样时间的时间延迟器（21）组成的所述实验装置中自动定量气样采集系统，其中所述净化管（10）与所述煤样罐（15）顶部用铜制气管相连，所述净化管（10）与所述自动定量取样器（19）也通过铜制气管相连，所述自动定量取样器（19）与所述时间延迟器（21）用数据线连接；由用来分析所述煤样罐（15）中煤氧化反应气体产物成分的G2800T气相色谱仪（20）和G3800F气相色谱仪（22）、甲烷转化炉（23）、用来处理所述多点温度记录仪（17）、所述G2800T气相色谱仪（20）和所述G3800F气相色谱仪（22）数据的数据处理计算机（24）组成所述实验装置中气样数据分析系统，其中所述G2800T气相色谱仪（20）和所述G3800F气相色谱仪（22）分别与所述自动定量取样器（19）用铜制气管连接，所述G3800F气相色谱仪（22）与所述甲烷转化炉（23）用铜制气管连接，所述数据处理计算机（24）分别和所述多点温度记录仪（17）、所述自动定量取样器（19）、所述G2800T气相色谱仪（20）和所述G3800F气相色谱仪（22）用数据线连接。
2.根据权利要求1所述的基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，其特征在于：所述实验装置能通过动态配气系统为煤样提供不同氧气浓度的程序升温环境。
3.根据权利要求1或2所述的基于动态氧环境的油浴式煤程序升温实验装置，其特征在于：能够使各部分煤样受热均匀，提高实验精度和数据结果的准确性，精准控制取样时间和气样体积。
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