CN110208316A - 一种煤堆自燃倾向测定系统及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤堆自燃倾向测定系统及测定方法，尤其是能较为真实的模拟煤场堆积方式、粒度、空气流量下煤堆自燃倾向特性，适用于煤堆自燃倾向特性的测定。本发明中的主机包括内筒上盖、内筒加热器、空气预热导管、水箱、内筒温度计、内筒、反应器温度计、内筒搅拌器和抽水泵；内筒加热器、空气预热导管、反应器、反应器温度计和内筒搅拌器均安装在内筒内，内筒温度计安装在内筒上盖上，内筒上盖安装在内筒上，空气预热导管与反应器连接，抽水泵与内筒连接，且抽水泵安装在水箱内。该系统适用于较为真实的模拟煤场堆积方式、粒度、空气流量下煤堆自燃倾向特性，系统结构合理紧凑，测试结果准确可靠。

Description

一种煤堆自燃倾向测定系统及测定方法

技术领域

本发明涉及一种煤堆自燃倾向测定系统及测定方法，尤其是能较为真实的模拟煤场堆积方式、粒度、空气流量下煤堆自燃倾向特性，适用于煤堆自燃倾向特性的测定。

背景技术

煤炭自燃是煤炭开采、运输及存储过程中常见的灾害，不仅造成资源的极大浪费，而且严重威胁人们的生命财产。煤炭作为火力发电企业的“粮食”，是其最大的成本，约占发电总成本的70%，直接影响着企业的经济效益水平和竞争力。

对火力发电企业而言，适当的存储一定量的煤炭是机组安全运行的需要，而煤炭在存储过程中氧化自燃现象难以防治，已有的煤炭行业标准采用色谱动态吸氧法来确定煤的自燃倾向性，但是该种方法仅考虑煤样在30℃时物理吸氧量来判定煤自燃倾向性强弱，是一种间接测试方法，测试过程复杂；煤自燃性测定仪技术条件要求中也是针对煤粉开展测试，实验条件较现实中煤场实际堆放条件差别较大，难以有效指导煤场存储、掺配等。

针对目前暂时还没有全面的、准确的测定煤堆自燃倾向特性的仪器，在团队已经实施了电力行业标准DL/T 1712-2017《火力发电厂煤的自燃倾向特性测定方法》一种准确测定并判定煤堆自燃倾向性的测定方法的基础上，本发明设计开发了一套成型的、完善的、易于推广的测定设备，旨在准确测定煤堆自燃倾向特性，为这一灾害的防治工作提供重要的技术指导。如公开日为2008年6月25日，公开号为CN101206211A的中国专利中，公开了一种煤自燃倾向性的测定方法，公开日为2015年05月27日，公开号为CN204359758U的中国专利中，公开了一种模拟煤场煤自燃倾向性的测定装置，以及公开日为2009年07月15日，公开号为CN201273896的中国专利中，公开了一种煤自燃倾向性的测定装置，均存在上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能够模拟煤场真实堆积方式、粒度、空气流量下煤堆自燃氧化过程，测试煤堆自燃倾向特性，的煤堆自燃倾向测定系统及测定方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该煤堆自燃倾向测定系统，包括主机、反应器、SD控制器和计算机，所述反应器安装在主机内，所述反应器与SD控制器连接，所述SD控制器与计算机连接，其结构特点在于：所述主机包括内筒上盖、内筒加热器、空气预热导管、水箱、内筒温度计、内筒、反应器温度计、内筒搅拌器和抽水泵；所述内筒加热器、空气预热导管、反应器、反应器温度计和内筒搅拌器均安装在内筒内，所述内筒温度计安装在内筒上盖上，所述内筒上盖安装在内筒上，所述空气预热导管与反应器连接，所述抽水泵与内筒连接，且抽水泵安装在水箱内。该系统适用于较为真实的模拟煤场堆积方式、粒度、空气流量下煤堆自燃倾向特性，系统结构合理紧凑，测试结果准确可靠。

进一步地，所述反应器包括气体出口连接管、出口多孔隔板、盛样罐体、测温孔、进口多孔隔板、底盖卡箍、气体进口连接管、底盖、顶盖和顶盖卡箍；所述顶盖通过顶盖卡箍安装在盛样罐体的上端，所述底盖通过底盖卡箍安装在盛样罐体的下端，所述气体出口连接管安装在顶盖上，所述气体进口连接管安装在底盖上，所述出口多孔隔板和进口多孔隔板均安装在盛样罐体内，所述出口多孔隔板位于气体出口连接管的下方，所述进口多孔隔板位于气体进口连接管的上方，所述测温孔设置在盛样罐体上，所述空气预热导管与气体进口连接管连接。

进一步地，所述反应器温度计穿过测温孔，且测量头位于反应器内；和/或；所述内筒加热器与空气预热导管连接。

进一步地，所述SD控制器包括数据采集装置和温度跟踪升温装置，其中数据采集装置用于采集反应器中煤样温升数据，温度跟踪升温装置控制内筒加热器，根据煤样温度升高而自动加热水，确保水温度与煤样温度一致，保证煤样绝热升温；所述SD控制器通过SD测控接口与计算机连接，所述计算机与电子天平、显示器和打印机连接。数据采集装置通过温度传感器实时采集反应器中心温度、内筒水温度，并将温度参数反馈给控制系统；控制系统中温度跟踪升温装置接收到温度传感器温度信号后，控制内筒加热器跟踪煤样温度变化，确保水温度与煤样反应器温度一致，保证煤样绝热升温。

进一步地，所述内筒与水箱外部均设置有超细玻璃纤维保温棉保温，以确保内筒和水箱内水温保持恒定，控制精度高。

进一步地，所述内筒加热器为变频加热器，以确保给水均匀加热，控制精度高、稳定性好。

进一步地，所述反应器是由圆柱形抛光不锈钢材质制成。下放设有透气均匀的进口多孔隔板，气体经过下方的均匀隔板均匀进入煤样中，顶盖与盛样罐体用顶盖卡箍密封固定。

进一步地，所述空气预热导管为大直径紫铜圆管，均匀布置在内筒的内壁，水浴起到加热气体的作用，以确保进入煤样中的温度与煤样温度一致。

进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种煤堆自燃倾向测定系统的测定方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种煤堆自燃倾向测定系统的测定方法，其特点在于：所述测定方法如下：

（一）、测定前，将采集的煤样去掉已被氧化的表面后破碎到标称最大粒度6 mm作为实验煤样，制备好的标称最大粒度为6 mm的煤样均匀放入反应器中，将反应器放入内筒内固定位置，依次连接好气体出口连接管、气体进口连接管、内筒温度计和反应器温度计；

（二）、测定开始时，水箱中恒温的69℃水进入内筒，水没过反应器，间接的给煤样加热，加热反应器中的煤样，起到水浴作用，当煤样中心温度升至69 ℃时，控制程序提醒已达到实验温度，并在69 ℃恒温30 min，之后控制程序控制空气阀门打开，控制空气以50 mL/min的流量通入反应器，通入的空气通过放置在内筒内部的空气预热导管加热至与煤样温度一致，数据采集装置按照一定频率采集反应器的中心温度、水温度，当煤样开始氧化升温时，温度跟踪升温装置控制内筒加热器，根据煤样温度升高而自动加热水，确保水温度、送入反应器的空气温度与煤样温度一致，保证煤样绝热升温，直至煤样温度升至71 ℃时检测结束；

（三）、测定结束后，SD控制器控制气体开关关闭，内筒内的水抽回至水箱内，关闭内筒加热器电源，取出反应器倒出煤样并清理，以备下次使用，计算机中计算软件根据检测数据计算煤样温升速率，判定煤炭自燃倾向特性。

进一步地，所述计算机通过控制程序对煤样温度变化、气体流量、内筒内的水温度参数实时显示、记录、保存、计算。

相比现有技术，本发明具有以下优点：该煤堆自燃倾向测定系统及测定方法较为真实的反应煤堆堆积方式、粒度、空气流量，综合考虑煤堆自燃过程内外影响因素，对煤堆自燃倾向特性进行测定。具有结构紧凑，设计合理，方法简单、便于操作使用，测试结果准确、可靠。

附图说明

图1是本发明实施例的煤堆自燃倾向测定系统结构示意图。

图2是本发明实施例的反应器结构示意图。

图3是本发明实施例的反应器剖面结构示意图。

图4是本发明实施例的煤堆自燃倾向测定系统控制示意图。

图中：主机1、反应器2、SD控制器3、计算机4、内筒上盖11、内筒加热器12、空气预热导管13、水箱14、内筒温度计15、内筒16、反应器温度计17、内筒搅拌器18、抽水泵19、气体出口连接管21、出口多孔隔板22、盛样罐体23、测温孔24、进口多孔隔板25、底盖卡箍26、气体进口连接管27、底盖28、顶盖29、顶盖卡箍210。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的煤堆自燃倾向测定系统，包括主机1、反应器2、SD控制器3和计算机4，反应器2安装在主机1内，反应器2与SD控制器3连接，SD控制器3与计算机4连接，主机1包括内筒上盖11、内筒加热器12、空气预热导管13、水箱14、内筒温度计15、内筒16、反应器温度计17、内筒搅拌器18和抽水泵19；内筒加热器12、空气预热导管13、反应器2、反应器温度计17和内筒搅拌器18均安装在内筒16内，内筒温度计15安装在内筒上盖11上，内筒上盖11安装在内筒16上，空气预热导管13与反应器2连接，抽水泵19与内筒16连接，且抽水泵19安装在水箱14内。

本实施例中的反应器2包括气体出口连接管21、出口多孔隔板22、盛样罐体23、测温孔24、进口多孔隔板25、底盖卡箍26、气体进口连接管27、底盖28、顶盖29和顶盖卡箍210；顶盖29通过顶盖卡箍210安装在盛样罐体23的上端，底盖28通过底盖卡箍26安装在盛样罐体23的下端，气体出口连接管21安装在顶盖29上，气体进口连接管27安装在底盖28上，出口多孔隔板22和进口多孔隔板25均安装在盛样罐体23内，出口多孔隔板22位于气体出口连接管21的下方，进口多孔隔板25位于气体进口连接管27的上方，测温孔24设置在盛样罐体23上，空气预热导管13与气体进口连接管27连接。

作为优选，反应器温度计17穿过测温孔24，且测量头位于反应器2内；内筒加热器12与空气预热导管13连接，

作为优选，SD控制器3包括数据采集装置和温度跟踪升温装置，其中数据采集装置用于采集反应器2中煤样温升数据，温度跟踪升温装置控制内筒加热器12，根据煤样温度升高而自动加热水，确保水温度与煤样温度一致，保证煤样绝热升温；SD控制器3通过SD测控接口与计算机4连接，计算机4与电子天平、显示器和打印机连接。数据采集装置通过温度传感器实时采集反应器2中心温度、内筒16水温度，并将温度参数反馈给控制系统；控制系统中温度跟踪升温装置接收到温度传感器温度信号后，控制内筒加热器12跟踪煤样温度变化，确保水温度与煤样反应器温度一致，保证煤样绝热升温。

作为优选，SD控制器3包括进出气控制模块、温度控制模块、搅拌控制模块和水泵控制模块。

作为优选，内筒16与水箱14外部均设置有超细玻璃纤维保温棉保温，以确保内筒16和水箱14内水温保持恒定，控制精度高。

作为优选，内筒加热器12为变频加热器，以确保给水均匀加热，控制精度高、稳定性好。

作为优选，反应器2是由圆柱形抛光不锈钢材质制成。下放设有透气均匀的进口多孔隔板25，气体经过下方的均匀隔板均匀进入煤样中，顶盖29与盛样罐体23用顶盖卡箍210密封固定。

作为优选，空气预热导管13为大直径紫铜圆管，均匀布置在内筒16的内壁，水浴起到加热气体的作用，以确保进入煤样中的温度与煤样温度一致。

本实施例中的煤堆自燃倾向测定系统的测定方法，如下：

（一）、测定前，将采集的煤样去掉已被氧化的表面后破碎到标称最大粒度6 mm作为实验煤样，制备好的标称最大粒度为6 mm的煤样均匀放入反应器2中，将反应器2放入内筒16内固定位置，依次连接好气体出口连接管21、气体进口连接管27、内筒温度计15和反应器温度计17；

（二）、测定开始时，水箱14中恒温的69℃水进入内筒16，水没过反应器2，间接的给煤样加热，加热反应器2中的煤样，起到水浴作用，当煤样中心温度升至69 ℃时，控制程序提醒已达到实验温度，并在69 ℃恒温30 min，之后控制程序控制空气阀门打开，控制空气以50mL/min的流量通入反应器2，通入的空气通过放置在内筒16内部的空气预热导管13加热至与煤样温度一致，数据采集装置按照一定频率采集反应器2的中心温度、水温度，当煤样开始氧化升温时，温度跟踪升温装置控制内筒加热器12，根据煤样温度升高而自动加热水，确保水温度、送入反应器2的空气温度与煤样温度一致，保证煤样绝热升温，直至煤样温度升至71 ℃时检测结束；

（三）、测定结束后，SD控制器3控制气体开关关闭，内筒16内的水抽回至水箱14内，关闭内筒加热器12电源，取出反应器2倒出煤样并清理，以备下次使用，计算机4中计算软件根据检测数据计算煤样温升速率，判定煤炭自燃倾向特性。

作为优选，计算机4通过控制程序对煤样温度变化、气体流量、内筒16内的水温度参数实时显示、记录、保存、计算。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤堆自燃倾向测定系统，包括主机（1）、反应器（2）、SD控制器（3）和计算机（4），所述反应器（2）安装在主机（1）内，所述反应器（2）与SD控制器（3）连接，所述SD控制器（3）与计算机（4）连接，其特征在于：所述主机（1）包括内筒上盖（11）、内筒加热器（12）、空气预热导管（13）、水箱（14）、内筒温度计（15）、内筒（16）、反应器温度计（17）、内筒搅拌器（18）和抽水泵（19）；所述内筒加热器（12）、空气预热导管（13）、反应器（2）、反应器温度计（17）和内筒搅拌器（18）均安装在内筒（16）内，所述内筒温度计（15）安装在内筒上盖（11）上，所述内筒上盖（11）安装在内筒（16）上，所述空气预热导管（13）与反应器（2）连接，所述抽水泵（19）与内筒（16）连接，且抽水泵（19）安装在水箱（14）内。

2.根据权利要求1所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述反应器（2）包括气体出口连接管（21）、出口多孔隔板（22）、盛样罐体（23）、测温孔（24）、进口多孔隔板（25）、底盖卡箍（26）、气体进口连接管（27）、底盖（28）、顶盖（29）和顶盖卡箍（210）；所述顶盖（29）通过顶盖卡箍（210）安装在盛样罐体（23）的上端，所述底盖（28）通过底盖卡箍（26）安装在盛样罐体（23）的下端，所述气体出口连接管（21）安装在顶盖（29）上，所述气体进口连接管（27）安装在底盖（28）上，所述出口多孔隔板（22）和进口多孔隔板（25）均安装在盛样罐体（23）内，所述出口多孔隔板（22）位于气体出口连接管（21）的下方，所述进口多孔隔板（25）位于气体进口连接管（27）的上方，所述测温孔（24）设置在盛样罐体（23）上，所述空气预热导管（13）与气体进口连接管（27）连接。

3.根据权利要求2所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述反应器温度计（17）穿过测温孔（24），且测量头位于反应器（2）内；和/或；所述内筒加热器（12）与空气预热导管（13）连接。

4.根据权利要求1所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述SD控制器（3）包括数据采集装置和温度跟踪升温装置，其中数据采集装置用于采集反应器（2）中煤样温升数据，温度跟踪升温装置控制内筒加热器（12），根据煤样温度升高而自动加热水，确保水温度与煤样温度一致，保证煤样绝热升温；所述SD控制器（3）通过SD测控接口与计算机（4）连接，所述计算机（4）与电子天平、显示器和打印机连接。

5.根据权利要求1所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述内筒（16）与水箱（14）外部均设置有超细玻璃纤维保温棉保温，以确保内筒（16）和水箱（14）内水温保持恒定，控制精度高。

6.根据权利要求1所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述内筒加热器（12）为变频加热器，以确保给水均匀加热，控制精度高、稳定性好。

7.根据权利要求1所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述反应器（2）是由圆柱形抛光不锈钢材质制成。

8.根据权利要求1所述的煤堆自燃倾向测定系统，其特征在于：所述空气预热导管（13）为大直径紫铜圆管，均匀布置在内筒（16）的内壁，水浴起到加热气体的作用，以确保进入煤样中的温度与煤样温度一致。

9.一种基于权利要求1-8中任意一项权利要求所述的煤堆自燃倾向测定系统的测定方法，其特征在于：所述测定方法如下：

（一）、测定前，将采集的煤样去掉已被氧化的表面后破碎到标称最大粒度6 mm作为实验煤样，制备好的标称最大粒度为6 mm的煤样均匀放入反应器（2）中，将反应器（2）放入内筒（16）内固定位置，依次连接好气体出口连接管（21）、气体进口连接管（27）、内筒温度计（15）和反应器温度计（17）；

（二）、测定开始时，水箱（14）中恒温的69℃水进入内筒（16），水没过反应器（2），间接的给煤样加热，加热反应器（2）中的煤样，起到水浴作用，当煤样中心温度升至69 ℃时，控制程序提醒已达到实验温度，并在69 ℃恒温30 min，之后控制程序控制空气阀门打开，控制空气以50 mL/min的流量通入反应器（2），通入的空气通过放置在内筒（16）内部的空气预热导管（13）加热至与煤样温度一致，数据采集装置按照一定频率采集反应器（2）的中心温度、水温度，当煤样开始氧化升温时，温度跟踪升温装置控制内筒加热器（12），根据煤样温度升高而自动加热水，确保水温度、送入反应器（2）的空气温度与煤样温度一致，保证煤样绝热升温，直至煤样温度升至71 ℃时检测结束；

（三）、测定结束后，SD控制器（3）控制气体开关关闭，内筒（16）内的水抽回至水箱（14）内，关闭内筒加热器（12）电源，取出反应器（2）倒出煤样并清理，以备下次使用，计算机（4）中计算软件根据检测数据计算煤样温升速率，判定煤炭自燃倾向特性。

10.根据权利要求9所述的煤堆自燃倾向测定系统的测定方法，其特征在于：所述计算机（4）通过控制程序对煤样温度变化、气体流量、内筒（16）内的水温度参数实时显示、记录、保存、计算。