CN203053959U - 一种煤样升温模拟试验台 - Google Patents

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张新花
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Abstract

本实用新型公开了一种煤样升温模拟试验台，包括空气发生装置、温控箱体、对所述温控箱体内部进行加热控制的温度控制装置和气体检测装置；温控箱体的内部设置有煤样放置平台，在温控箱体的底部开设有进气口，并通过导气管与所述空气发生装置连通，温控箱体的顶部开设有排气口，并通过导气管与所述气体检测装置连通；在温控箱体的排气口处安装有泄压装置。本实用新型述及的煤样升温模拟试验台，体积小，需煤量少，实验可操作性强，能够真实模拟井下煤的升温氧化过程，检测出煤样升温氧化过程中的指标气体，进而对煤矿生产过程中的煤炭自燃起到很好的预防作用。

Description

一种煤样升温模拟试验台
技术领域
本实用新型涉及一种煤样升温模拟试验台。
背景技术
我国是世界上少数几个以煤作为主要能源的国家之一，同时也是世界产煤大国。煤炭在我国一次性能源消费中占76%，在国民经济中占有十分重要的地位。众所周知，煤具有自燃的性质，尤其是那些低品位的烟煤，当从环境中吸收的热量大于释放到环境中的热量时自燃现象就会发生。据不完全统计，我国国有煤矿自然发火危险矿井占到60%，煤矿每年都会因火灾造成人员重大伤亡，造成了数十亿元的经济损失，煤炭自燃不仅浪费煤炭资源，而且会引起严重的环境污染和生态平衡的破坏。
关于煤的自燃问题，从17世纪就已开始探索，并提出了许多的理论。100多年来，人们曾提出多种煤炭自燃学说，试图能够阐述清楚煤炭的自燃，主要有黄铁矿学说、细菌学说和煤氧化合学说等十余种，其中，煤氧化合学说已得到众多学者的证实并认同，这个学说认为煤的自燃是空气中的氧在常温下与煤氧化作用产生的热量聚集引起的，这种作用主要体现在煤中的碳化物氧化造成的，煤自身具有吸氧聚热着火的特性，这种特性被称为煤的自然倾向性，由此引发的火灾称为自然发火。20世纪90年代以来,世界各国学者相继建立了大型自然发火实验台，其中，法国的实验台装煤5t，美国的实验台装煤13t，前苏联的实验台装煤4t，英国的实验台装煤1t，日本的实验台装煤0.3t，新西兰的实验台装煤0.17t，中国的实验台装煤0.85t和1.5t，来对煤层自燃过程进行模拟,分析预测实际开采条件下煤炭自燃危险程度。然而,做大型模拟试验的时候实验模拟工作量大、周期长、影响干扰因素多。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提出一种煤样升温模拟试验台，需煤量少，实验可操作性强，能够真实模拟井下煤的升温氧化过程，检测出煤样升温氧化过程中的指标气体，进而对煤矿生产过程中的煤炭自燃起到很好的预防作用。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种煤样升温模拟试验台，包括空气发生装置、温控箱体、对所述温控箱体内部进行加热控制的温度控制装置和气体检测装置；温控箱体的内部设置有煤样放置平台，在温控箱体的底部开设有进气口，并通过导气管与所述空气发生装置连通，温控箱体的顶部开设有排气口，并通过导气管与所述气体检测装置连通；在温控箱体的排气口处安装有泄压装置。
优选地，所述空气发生装置采用空气发生器、或鼓风机。
优选地，所述气体检测装置为气象色谱仪。
优选地，所述温控箱体的内壁采用不锈钢材料制成，外壁采用碳钢冷轧板材料制成，在温控箱体的内壁与外壁之间充填有高密度硅酸铝纤维。
优选地，所述温度控制装置，包括温控仪和电加热元件，温控仪，内部设置有温度传感器，用于对所述煤样放置平台上的煤样温度变化进行实时监测，电加热元件安装在所述温控箱体的内部；所述电加热元件采用不锈钢羽翼散热片加热管。
优选地，所述电加热元件的升温速度为3℃/分钟～20℃/分钟。
优选地，所述煤样放置平台位于所述进气口上方25mm～35mm处，该煤样放置平台采用铜网材质。
优选地，所述温控器箱体的某一侧壁上设置有开关门体，开关门体的内壁采用不锈钢材料制成，外壁采用碳钢冷轧板材料制成，在开关门体的内壁与外壁之间充填有高密度硅酸铝纤维；在开关门体处还设置有石棉密封材料。
优选地，所述泄压装置包括泄压阀、以及用于检测所述温控箱体内部压力的压力表。
本实用新型具有如下优点：
（1）本实用新型述及的煤样升温模拟试验台，体积小，需煤量少，实验可操作性强，能够真实模拟井下煤的升温氧化过程，检测出煤样升温氧化过程中的指标气体，得出不同煤样的升温氧化规律，从而对煤矿生产过程中的煤炭自燃起到很好的预防作用。
（2）本实用新型结构简单，能够根据不同煤矿、不同煤层埋藏深度和不同煤质条件设置相应的温控箱体温度，观察在上述不同参数指标下气体产生的试验结果，使用灵活方便。
（3）本实用新型中的温度传感器，可以实时测定升温过程中煤样内部温度的变化，实现全过程中煤样温度和指标气体的记录与分析。
（4）本实用新型在排气口处设置有泄压装置，当温控箱体内的压力达到极限时，通过人工泄压控制箱体内压力，保证实验过程的安全性并确保实验结果的准确性。
附图说明
图1为本实用新型实施例中一种煤样升温模拟试验台的结构示意图；
图2为图1中温控箱体的正面视图；
图3为图1中温控箱体的侧面视图，图中示出了温控箱体的左侧门处于打开时的状态。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
结合图1至3所示，一种煤矿升温模拟试验台，主要包括空气发生装置1、温控箱体2、温度控制装置（图中未示出）和气体检测装置4。
在温控箱体2的内部设置有煤样放置平台5，用于放置煤样，在温控箱体的底部开设有进气口10，并通过导气管与空气发生装置1连通，温控箱体的顶部开设有排气口11，并通过导气管与气体检测装置4连通。此外，在温控箱体的排气口处安装有泄压装置3，包括泄压阀和压力表，压力表用于检测控箱体内部压力，当温控箱体2内部压力超过一定值（安全值）后，人工手动操作泄压。
优选地，空气发生装置采用空气发生器、或鼓风机。试验过程中，由空气发生装置1向温控箱体2通入空气，并且由流量计控制进气量的多少，同时在温控箱体2的排气口处也设置有流量计用于控制排气量的多少。
温控箱体的内壁采用不锈钢材料制成，外壁采用2.5mmA3碳钢冷轧板材料制成，板金折弯焊接铆钉拼接，在温控箱体的内壁与外壁之间充填有100K级高密度硅酸铝纤维，温控箱体的内外壁之间厚度达到200mm，通过温度控制装置可对温控箱体2内部温度、温控方式及氧化时间等参数进行控制，其可控温度为室温到650℃，控温精度为±0.5℃。温控箱体的增强材料为6#角钢，箱体顶部框架材料和底部框架材料均使用5#角钢。
温控器箱体2的某一侧壁上设置有开关门体，用于向温控箱体2内部放置煤样，开关门体的内壁采用不锈钢材料制成，外壁采用2.5mmA3碳钢冷轧板材料制成，板金折弯焊接铆钉拼接。为了保证温控箱体2的密封性能，同时使得整个温控箱体能够承受因为升温带来的巨大压力，采用合金铰链7和手摇链轮开关8来控制开关门体的打开与闭合，如图2所示，同时在开关门体的内壁与外壁之间充填有100K级高密度硅酸铝纤维密封，开关门体自身的厚度也达到200mm。在开关门体处设置有石棉密封材料，起到密封保温的效果。
温度控制装置，包括温度控制按钮6、温控仪和电加热元件，控制开关温度控制按钮6设置在温控箱体上，用于控制实验设定的温度，当温度达到设定要求时，温度控制按钮6断开，通过温控箱体进行保温；温控仪，内部设置有温度传感器，用于对煤样放置平台5上的煤样温度变化进行实时监测，优选地，温度传感器被置于每一个试验煤样内部，电加热元件安装在温控箱体的内部，采用不锈钢羽翼散热片加热管，升温速度要求3℃/分钟以上，不能超过20℃/分钟，室温升到300℃需20分钟左右。优选地，本实用新型中的温控仪，采用余姚LED7512智能数显温控仪（带程序）,控温精度±1℃，带PID调节，自动恒温，测温装置为不锈钢铠甲PT100电阻温度传感装置，测温精确±1%FS。整个实验过程，由温控箱体2左侧门处的控制开关9控制实验的开始与结束，图3示出了左侧门处于打开状态时的内部结构示意图。
为了保证气体能够均匀的进入温控箱体内部，煤样放置平台优选地设置在位于进气口上方25mm～35mm处，一方面，达到气体均匀上升的目的，另一方面，保证煤样不会落到进气口处堵塞通道，该煤样放置平台采用铜网材质，当然，根据煤样的粗细程度可以自行剪裁不同目数的铜网垫在铜片上。
气体检测装置4为气象色谱仪，排气口设置在温控箱体2的顶部，便于气体流出，进入气象色谱仪，气象色谱仪能够对温控箱体2内部加热过程中煤样产生的多种气体进行检测，例如CO、H2，CO2等，根据不同煤矿、不同煤层埋藏深度和不同煤质条件为温控箱体2内部设定相应的温度，进而分析煤的氧化程度与产生的气体量，得出不同阶段煤的指标气体，达到试验要求。
其大体实验步骤如下：
（1）整体设计：准备所需要的实验材料，进行实验整体安装过程的设计，进行实验材料的准备。
（2）煤样放置：按照预先设定好的实验材料的配比方案进行实验材料配备，煤样放置在煤样放置平台之前必须进行包装密封，以防止煤样被氧化。根据煤层粒度铺设不同粒径孔度的铜网，将煤样放置在铜网上，关闭开关门体进行密封。
（3）加热：根据实验要求，设定实验所需的温度值，对煤样进行加热。
（4）充气：将AG-1605型空气泵连接在温控箱体的进气口上，利用空气泵的加压设备，向温控箱体内部通入空气。
（5）气体监测：打开气象色谱仪，对升温过程中产生的气体进行检测，根据温度的不同找到气体产生的规律，确定煤炭自燃的指标性气体。
至此，完成小煤样升温模拟实验。
当然，以上说明仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (9)

1.一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，包括空气发生装置、温控箱体、对所述温控箱体内部进行加热控制的温度控制装置和气体检测装置；温控箱体的内部设置有煤样放置平台，在温控箱体的底部开设有进气口，并通过导气管与所述空气发生装置连通，温控箱体的顶部开设有排气口，并通过导气管与所述气体检测装置连通；在温控箱体的排气口处安装有泄压装置。
2.根据权利要求1所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述空气发生装置采用空气发生器、或鼓风机。
3.根据权利要求1所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述气体检测装置为气象色谱仪。
4.根据权利要求1所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述温控箱体的内壁采用不锈钢材料制成，外壁采用碳钢冷轧板材料制成，在温控箱体的内壁与外壁之间充填有高密度硅酸铝纤维。
5.根据权利要求1所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述温度控制装置，包括温控仪和电加热元件，温控仪，内部设置有温度传感器，用于对所述煤样放置平台上的煤样温度变化进行实时监测，电加热元件安装在所述温控箱体的内部；所述电加热元件采用不锈钢羽翼散热片加热管。
6.根据权利要求5所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述电加热元件的升温速度为3℃/分钟～20℃/分钟。
7.根据权利要求1所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述煤样放置平台位于所述进气口上方25mm～35mm处，该煤样放置平台采用铜网材质。
8.根据权利要求1或4或7所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述温控器箱体的某一侧壁上设置有开关门体，开关门体的内壁采用不锈钢材料制成，外壁采用碳钢冷轧板材料制成，在开关门体的内壁与外壁之间充填有高密度硅酸铝纤维；在开关门体处还设置有石棉密封材料。
9.根据权利要求1所述的一种煤样升温模拟试验台，其特征在于，所述泄压装置包括泄压阀、以及用于检测所述温控箱体内部压力的压力表。
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