CN203337581U - 一种程控升温的煤自然发火特征参数测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种程控升温的煤自然发火特征参数测试装置，包括供气装置，升温装置和分析装置，供气装置包括空气供气部分和氮氧供气部分，所述空气供气部分包括空气泵和第一稳压阀，所述氮氧供气部分包括氧气瓶、氮气瓶、第二稳压阀和稳流阀；所述升温装置包括金属外壳、保温层、电热丝、石棉、测温槽、盛煤容器和程控升温机构；所述分析装置包括第一温度传感元件、第二温度传感元件、温度转换器、冷凝器、干燥器和气相色谱分析仪。本实用新型提供的测试装置体型较小、能够实现空气源和变化氧浓度气源两种实验条件下模拟煤的自然发火全过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种程控升温的煤自然发火特征参数测试装置。
背景技术
自燃火灾作为矿井五大自然灾害之一，对我国煤炭生产影响非常严重。根据统计数据，我国煤矿自燃火灾约占矿井火灾的70％，在已开采过的220个综放工作面中发生了约182次自燃火灾事故，一些自然发火严重的矿区，如兖州、抚顺、鹤岗、窑街、义马、淮南和六枝等矿区，其自然发火占矿井火灾次数的90％以上。据不完全统计，50％以上的国有重点煤矿都存在自然发火危险。
据初步估算，煤田自燃每年至少造成200亿元的经济损失。造成了我国煤炭行业巨大的资源浪费，并且煤自然发火产生大量有毒有害气体，威胁井下工作人员的人身安全。为了能够给现场火灾防治工作提供切实可靠的对策，必须对煤自然发火特征参数进行研究。
煤自然发火是指煤在氧气浓度适宜情况下，经历对氧的物理吸附、化学吸附及化学反应，所释放的热量积聚致使煤体逐渐升温，温度到达着火点燃烧的过程。不同矿井煤层的自然发火状况不同，原因在于不同煤层的其自然发火特性不同。要了解煤的自然发火特性，就要针对煤的自然发火特征，诸如温度、临界氧浓度、耗氧速度、放热强度、CO等指标气体产生种类和浓度进行测试分析。目前对于煤自然发火特性参数研究的装置，体型较大，功能较为齐全，但测试时间太长，测试成本也太高；体型较小的，虽然测试时间明显缩短，但能够检测的温度较低，且功能比较单一。
综上所述，现有技术中缺少成本较低、体型较小，功能比较齐全的煤自然发火特征参数测试装置。
实用新型内容
为了解决测试装置体型大则测试时间长、成本高，体型小则功能单一的技术问题，本实用新型提供了一种程控升温的煤自然发火特征参数测试装置。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种程控升温的煤自然发火特征参数测试装置，包括供气装置，升温装置和分析装置，所述供气装置包括空气供气部分和氮氧供气部分，所述空气供气部分包括空气泵和第一稳压阀，所述氮氧供气部分包括氧气瓶、氮气瓶、第二稳压阀和稳流阀；所述升温装置包括金属外壳、保温层、电热丝、石棉、测温槽、盛煤容器和程控升温机构，所述金属外壳、所述保温层、所述电热丝和所述石棉由外向内排列布置，形成一个升温装置腔体；所述分析装置包括第一温度传感元件、第二温度传感元件、温度转换器、冷凝器、干燥器、气相色谱分析仪和工作站。
在上述测试装置中，所述供气装置通过三通控制阀和供气管路将所述空气供气部分和所述氮氧供气部分与所述升温装置连接；所述分析装置通过出气管路与所述升温装置连接，所述第一温度传感元件放置于所述升温装置腔体内，所述第二温度传感元件放置于所述测温槽内。
在上述测试装置中，在对煤自然发火特征参数测试时，将测试煤体放置于所述升温装置腔体内的所述盛煤容器内。
在上述测试装置中，所述空气供气部分还包括浮子流量计。
在上述测试装置中，所述氮氧供气部分还包括减压阀、气阻和气体质量流量控制器。
在上述测试装置中，所述升温装置还包括预热机构，所述预热机构连接在所述供气管路和所述盛煤容器之间。
在上述测试装置中，所述升温装置还包括一个承托机构，用于放置所述测试煤体。
在上述测试装置中，所述升温装置腔体内的所述测温槽一端伸入所述盛煤容器内，且所述伸入的一端封闭，测试时，不与所述测试煤体接触。
在上述测试装置中，所述升温装置腔体内的盛煤容器包括上盖、主体和下盖，所述上盖、下盖和主体通过螺纹和密封圈固定连接。
在上述测试装置中，所述预热机构是一组铜管。
在上述测试装置中，所述承托机构是多层铜丝网。
在上述测试装置中，所述第一温度传感元件和第二温度传感元件均是铂电阻温度传感器。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
①本实用新型提供的煤自然发火特征参数测试装置，由于采用三通控制阀同时在供气管路上连接有空气供气部分和氮氧供气部分，因此，本实用新型可以针对不同的两种实验条件进行测试分析。
②本实用新型提供的煤自然发火特征参数测试装置，由于采用程控升温方法控制测试煤体的升温过程，操作方便，测试结果更准确。
③本实用新型提供的煤自然发火特征参数测试装置，由于增加了预热机构，可以使测试煤体能在较快时间内达到自然发火状态，极大的缩短了测试时间。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1是本实用新型程控升温的煤自然发火特征参数测试装置示意图。
图中标记为：1-供气装置，2-升温装置，3-分析装置，4-三通控制阀，5-供气管路，6-出气管路，7-测试煤体，101-空气泵，102-第一稳压阀，103-氧气瓶，104-氮气瓶，105-第二稳压阀，106-稳流阀，107-浮子流量计，108-减压阀，109-气阻，110-气体质量流量控制器，201-金属外壳，202-保温层，203-电热丝，204-石棉，205-测温槽，206-盛煤容器，207-程控升温机构，208-升温装置腔体，209-预热机构，210-承托机构，301-第一温度传感元件，302-第二温度传感元件，303-温度转换器，304-冷凝器，305-干燥器，306-气相色谱分析仪，307-工作站。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，是本实用新型程控升温的煤自然发火特征参数测试装置优选实施例。
所述程控升温的煤自然发火特征参数测试装置包括供气装置1，升温装置2和分析装置3，所述供气装置1包括空气供气部分和氮氧供气部分，所述空气供气部分包括空气泵101和第一稳压阀102，所述氮氧供气部分包括氧气瓶103、氮气瓶(104、第二稳压阀105和稳流阀106；所述升温装置2包括金属外壳201、保温层202、电热丝203、石棉204、测温槽205、盛煤容器206和程控升温机构，所述金属外壳201、所述保温层202、所述电热丝203和所述石棉204由外向内排列布置，形成一个升温装置腔体208；所述分析装置3包括第一温度传感元件301、第二温度传感元件302、温度转换器303、冷凝器304、干燥器305、气相色谱分析仪306和工作站307。
在本实施例中，所述供气装置1通过三通控制阀4和供气管路5将所述空气供气部分和所述氮氧供气部分与所述升温装置2连接；所述分析装置3通过出气管路6与所述升温装置2连接，所述第一温度传感元件301放置于由所述升温装置腔体208内，所述第二温度传感元件302放置于所述测温槽205内。
在本实施例中，在对煤自然发火特征参数测试时，将测试煤体7放置于所述升温装置腔体208内的所述盛煤容器206内。
在本实施例中，所述空气供气部分还包括浮子流量计107。
在本实施例中，所述氮氧供气部分还包括减压阀108、气阻109和气体质量流量控制器110。
在本实施例中，所述升温装置2还包括预热机构209，所述预热机构209连接在所述供气管路5和所述盛煤容器206之间，所述预热机构209是一组铜管。
在本实施例中，所述升温装置2还包括一个承托机构210，用于放置所述测试煤体7，所述承托机构210是多层铜丝网。
在本实施例中，所述升温装置腔体208内的所述测温槽205一端伸入所述盛煤容器206内，且所述伸入的一端封闭，测试时，不与所述测试煤体7接触。
在本实施例中，所述升温装置腔体208内的盛煤容器206包括上盖、主体和下盖，所述上盖、下盖和主体通过螺纹和密封圈固定连接。
在本实施例中，所述第一温度传感元件301和第二温度传感元件302，优选铂电阻温度传感器。
利用上述测试装置对煤自然发火特征参数进行测试，包括如下步骤：
①开启所述氧气瓶103和所述氮气瓶104，使储藏于瓶中的O2和N2经所述减压阀108、所述第二稳压阀105、所述稳流阀106和所述气阻109，进入所述气体质量流量控制器110，所述O2和N2经过所述三通控制阀4和所述供气管路5混合后，形成反应气体，进入所述预热机构209；
②所述反应气体在所述预热机构209内预热后，自所述盛煤容器206底部进入，经所述承托机构210均匀进入所述测试煤体7；
③利用所述程控升温机构207使所述升温装置腔体206升温，在升温过程中，将所述第一温度传感元件301放置于所述升温装置腔体208内，检测其中的温度，将所述第二温度传感元件放置于所述测温槽205内检测所述测试煤体的温度，温度由所述温度转换器303实时显示；
④经所述升温装置2升温作用，所述反应气体与所述测试煤体7发生反应，产生的气体由所述出气管路6进入所述冷凝器304，经冷却后，进入所述干燥器305干燥，干燥后的气体进入所述气相色谱分析仪306进行检测，在所述工作站307计算其浓度；
⑤检测空气条件下的煤自然发火特征参数，关闭所述氧气瓶103和所述氮气瓶104，并调节所述三通控制阀4，使关闭与所述氧气瓶103和所述氮气瓶104的连通；
⑥开启所述空气泵101，使所述空气泵101产生一定压力的新鲜空气，经过所述第一稳压阀102和所述浮子流量计107，再经过所述三通控制阀4和所述供气管路5形成反应气体，进入所述预热机构208；
⑦重复步骤②③④。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种程控升温的煤自然发火特征参数测试装置，包括供气装置(1)，升温装置(2)和分析装置(3)，其特征在于：
所述供气装置(1)包括空气供气部分和氮氧供气部分，所述空气供气部分包括空气泵(101)和第一稳压阀(102)，所述氮氧供气部分包括氧气瓶(103)、氮气瓶(104)、第二稳压阀(105)和稳流阀(106)；
所述升温装置(2)包括金属外壳(201)、保温层(202)、电热丝(203)、石棉(204)、测温槽(205)、盛煤容器(206)和程控升温机构(207)，所述金属外壳(201)、所述保温层(202)、所述电热丝(203)和所述石棉(204)由外向内排列布置，形成一个升温装置腔体(208)；
所述分析装置(3)包括第一温度传感元件(301)、第二温度传感元件(302)、温度转换器(303)、冷凝器(304)、干燥器(305)、气相色谱分析仪(306)和工作站(307)；
所述供气装置(1)通过三通控制阀(4)和供气管路(5)将所述空气供气部分和所述氮氧供气部分与所述升温装置(2)连接；
所述分析装置(3)通过出气管路(6)与所述升温装置(2)连接，所述第一温度传感元件(301)放置于所述升温装置腔体(208)内，所述第二温度传感元件(302)放置于所述测温槽(205)内；
在对煤自然发火特征参数测试时，将测试煤体(7)放置于所述升温装置腔体(208)内的所述盛煤容器(206)内。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述空气供气部分还包括浮子流量计(107)。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述氮氧供气部分还包括减压阀(108)、气阻(109)和气体质量流量控制器(110)。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：所述升温装置(2)还包括预热机构(209)，所述预热机构(209)连接在所述供气管路(5)和所述盛煤容器(206)之间。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于：所述升温装置(2)还包括一个承托机构(210)，用于放置所述测试煤体(7)。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于：所述升温装置腔体(208)内的所述测温槽(205)一端伸入所述盛煤容器(206)内，且所述伸入的一端封闭，测试时，不与所述测试煤体(7)接触。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于：所述升温装置腔体(208)内的盛煤容器(206)包括上盖、主体和下盖，所述上盖、下盖和主体通过螺纹和密封圈固定连接。
8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于：所述预热机构(209)是一组铜管。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于：所述承托机构(210)是多层铜丝网。
10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于：所述第一温度传感元件(301)和第二温度传感元件(302)均是铂电阻温度传感器。
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Granted publication date: 20131211 Termination date: 20170530 |
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