CN206235585U - 一种煤样升温氧化测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤样升温氧化测试装置，其包括：配气进气部，用于自动控制各种将要流入所述装置的气体的流量及比例，然后将混合后的气体引入对应测试运行部；测试运行部主要包括传热煤样罐与绝热煤样罐等，传热煤样罐与绝热煤样罐上均设置有重力传感器，温度传感器等。在进行煤样升温氧化规律测试的同时，在可以对煤样罐的煤样的重量，温度等状态进行实时监测，同时依靠装置自带的煤样取样装置，可以实现对不同温度下的煤样进行自动取样，避免取样过程中，高温烟气溢出带来的危害。本实用新型通过对于控制柜的控制，不仅可以实现自动配气，自动测试，自动取样，自动闭合，还可以实现实验结束后的自动散热。

Description

一种煤样升温氧化测试装置

技术领域

本实用新型涉及煤样分析领域，尤其涉及一种煤样升温氧化测试装置。

背景技术

我国是世界上少数几个以煤炭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。煤炭自燃会造成严重的后果，一方面威胁矿井的安全生产和矿工的身心健康；另一方面，也会冻结大量的煤炭资源、烧毁井下设备。因此，必须采取有效的方法和手段去阻止煤炭自燃，然而为了阻止煤炭的自然发火就必须更加清楚的了解其发火的原因及规律。但是由于煤炭自燃的形成原因复杂，与煤的变质程度、分子结构、煤岩成分、煤的粒度与孔隙结构、含硫量、水分等因素都有关系。所以，目前亟需一套可以和其他实验设备功能相匹配的性能较为全面的实验平台，这样可以更加准确的测试煤的升温氧化规律，以预防煤炭自燃灾害的发生。

现阶段，煤样升温氧化规律测试多基于程序升温与绝热氧化这两种测试手段，相互为独立装置，并且仅仅从宏观层面上去分析煤样的升温特性曲线、放热规律以及煤样氧化产生的指标气体变化规律等，缺忽视了从微观层面上考虑煤样堆垛结构、分子结构对其自然发火的影响。而且，传统的煤样升温氧化测试平台在选取微观实验所需要的煤样时，往往费时，费力，还伴随有高温气体溢出伤人的风险。同时，也由于没有考虑井下气体成分复杂这一现实情况，测试结果较为片面。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供的一种煤样升温氧化测试装置，有效的模拟煤样传热升温和绝热氧化，同时还能与热重实验相结合，在实现自动取样的同时，也为红外光谱，X射线衍射实验取样提供了便捷，在节省成本，提高效率的同时，更保证了操作的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型方案包括：

一种煤样升温氧化测试装置，其包括用于控制测试平台运行的控制中心，其中，包括：

配气进气部，用于自动控制各种将要流入所述装置的气体的流量及比例，并将其进行混合，然后将混合气体引入对应测试运行部；

测试运行部包括外部绝热箱体，外部绝箱体内设置有带取样口的内绝热实验箱体，内绝热实验箱体内设置有传热煤样罐与绝热煤样罐，传热煤样罐与绝热煤样罐上均设置有重力传感器，传热煤样罐与绝热煤样罐分别配置有一自动取样机构，传热煤样罐与绝热煤样罐内均设置有高密度硅酸铝纤维层、温度探头，传热煤样罐通过传热煤管路、绝热煤样罐通过绝热煤管路分别与控制中心相联接，传热煤管路、绝热煤管路均通过一冷却机构，传热煤管路、绝热煤管路上分别设置有对应阀门，绝热煤管路上设置有一热量表；内绝热实验箱体内设置有加热器，温度传感器，重力传感器、温度传感器、温度探头均与控制中心通信连接，外部绝热箱体内设置有加热器，温度传感器，重力传感器、温度传感器、温度探头均与控制中心通信连接。

所述的多功能煤样升温氧化规律测试平台，其中，上述配气进气部包括至少一个主管路与若干个支管路，主管路上设置有空气压缩机、主路稳压器、主路稳流阀、主路压力表与主路空气流量计，支管路上设置有气瓶、支路稳压器、支路稳流阀、支路压力表与支路空气流量计，主管路与若干个支管路均与一连接管路相连通，连接管路上设置有三通排气阀门，连接管路另一端与一混气室相连通，混气室上设置有一蒸汽管路，蒸汽管路上设置有一蒸汽发生器、蒸汽稳压阀、蒸汽稳流阀、蒸汽压力表与蒸汽流量计，混气室上设置有第一管路与第二管路，第一管路与传热煤样罐相连通，第二管路与绝热煤样罐相连通，第一管路、第二管路上分别设置有混气湿度测量仪、混气稳压阀、混气流量计、截止阀、煤样压力表。

所述的多功能煤样升温氧化规律测试平台，其中，内绝热实验箱体一侧设置有由多个加热器围绕形成的加热部，第一管路穿过加热部与传热煤样罐相连通，加热部内设置有内部风扇，加热器、内部风扇均与控制中心通信连接；外绝热实验箱体一侧设置有由多个加热器围绕形成的加热部，第二管路穿过加热部与绝热煤样罐相连通，加热部内设置有外部风扇，加热器、外部风扇均与控制中心通信连接。

所述的多功能煤样升温氧化规律测试平台，其中，上述控制中心包括上位机，上位机与一气相色谱分析仪通信连接，传热煤管路、绝热煤管路均与气相色谱分析仪相连通；外部绝箱体上设置有用于放置显示控制仪表的控制柜，控制柜与上位机通信连接。

所述的多功能煤样升温氧化规律测试平台，其中，上述自动取样机构包括取样凹槽与取样管路，取样管路与取样凹槽相对应，取样凹槽上设置有传送装置，传送装置上设置有能移动的齿状取样器，齿状取样器能伸入对应罐体内，取样凹槽一侧设置有取样风机，随齿状取样器移动至取样管路下方，启动取样风机将齿状取样器上的煤样吹入取样管路内，随取样管路进入煤样收集器。

所述的多功能煤样升温氧化规律测试平台，其中，上述煤样收集器包括立轴，立轴上设置有若干个能转动的横轴，横轴的两端分别设置有用于收集煤样的收纳管。

所述的多功能煤样升温氧化规律测试平台，其中，上述绝热煤样罐采用玻璃纤维材质、双层构造的杜瓦瓶，且内外表面镀锌，罐内为真空；上述传热煤样罐为无氧铜材质的圆柱形罐，底部和顶部均安设石棉网；温度探头为铂丝温度探头，其设置在对应罐体的中部。

本实用新型提供的一种煤样升温氧化测试装置，在实现自动提取，储存煤样的同时，不仅可以通过电脑调节气体流量，使得多气混合，还可以使用用蒸汽发生器有效的调节空气的湿度，以便更好的模拟井下的气体环境，同时在注重安全的同时结合热重实验与X射线衍射，红外光谱实验的需求，在带取样口的内绝热实验箱体，传热煤样罐与绝热煤样罐上有易于取煤样的取样槽和取样开口，在保证了有效的控制多种气体定量混合、保证气路良好的密闭性、降低模拟过程的成本的同时，还能够简化模拟过程中的人工操作，减少人为失误，提高了模拟的精确度及效率。

附图说明

图1为本实用新型中多功能煤样升温氧化规律测试平台的结构示意图；

图2为本实用新型中自动取样机构的示意图；

图3为本实用新型中自动取样机构的剖面结构示意图；

其中，1:空气压缩机，2：主路稳压阀，3：主路稳流阀，4：主路压力表，5：气瓶，6：支路空气流量计，7：三通排气阀门，8：蒸汽发生器，9：混气室，10：混气湿度测量仪，11：外部绝热箱体，12：内绝热实验箱体，13：内部加热器，14:外部加热器15：内部风扇，16：重力传感器，17：传热煤样罐，18：绝热煤样罐，19：温度探头，20：内部温度传感器，21：高密度硅酸铝纤维层，22：自动取样装置，23：取样管路，24：煤样收集器，25：控制柜，26：热量表，27：冷却机构，28：气相色谱分析仪，29：上位机，30：取样凹槽，31：传送装置，32：取样风机，33：传热煤管路，34：绝热煤管路，35：主路空气流量计，36：支路稳压器，37：支路稳流阀，38：支路压力表，39：蒸汽稳压阀，40：蒸汽稳流阀、41：蒸汽压力表，42：蒸汽流量计，43：第一管路，44：第二管路，45：混气稳压阀，46：混气流量计，47：截止阀，48：煤样压力表,50：齿状取样器，51：立轴，52：横轴，53：收纳管，54：外部温度传感器，55外部风扇。

具体实施方式

本实用新型提供了一种煤样升温氧化测试装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种煤样升温氧化测试装置，如图1所示的，其包括用于控制测试平台运行的控制中心，其特征在于，包括：

配气进气部，用于自动控制各种将要流入所述装置的气体的流量及比例，并将其进行混合，然后将混合气体引入对应测试运行部；

测试运行部包括外部绝热箱体11，外部绝热箱体11内设置有带取样口的内绝热实验箱体12与传热煤样罐17，内绝热实验箱体12内设置有绝热煤样罐18，传热煤样罐17与绝热煤样罐18上均设置有重力传感器16，传热煤样罐17与绝热煤样罐18分别配置有一自动取样机构22，传热煤样罐17与绝热煤样罐18内均设置有高密度硅酸铝纤维层21、温度探头19，传热煤样罐17通过传热煤管路33、绝热煤样罐8通过绝热煤管路34分别与控制中心相联接，传热煤管路33、绝热煤管路34均通过一冷却机构27，传热煤管路33、绝热煤管路34上分别设置有对应阀门，绝热煤管路34上设置有一热量表26；内绝热实验箱体12内设置有内部温度传感器20，重力传感器16、内部温度传感器20、温度探头19均与控制中心通信连接。

在本实用新型的另一较佳实施例中，上述配气进气部包括至少一个主管路与若干个支管路，主管路上设置有空气压缩机1、主路稳压器2、主路稳流阀3、主路压力表4与主路空气流量计35，支管路上设置有气瓶5、支路稳压器36、支路稳流阀37、支路压力表38与支路空气流量计6，主管路与若干个支管路均与一连接管路相连通，连接管路上设置有三通排气阀门7，连接管路另一端与一混气室9相连通，混气室9上设置有一蒸汽管路，蒸汽管路上设置有一蒸汽发生器8、蒸汽稳压阀39、蒸汽稳流阀40、蒸汽压力表41与蒸汽流量计42，混气室9上设置有第一管路43与第二管路44，第一管路43与传热煤样罐17相连通，第二管路43与绝热煤样罐18相连通，第一管路43、第二管路44上分别设置有混气湿度测量仪10、混气稳压阀45、混气流量计46、截止阀47、煤样压力表48。

更进一步的，内绝热实验箱体12一侧设置有由多个内部加热器13围绕形成的加热部，第一管路43穿过加热部与传热煤样罐17相连通，加热部内设置有内部风扇15，内部加热器13、内部风扇15均与控制中心通信连接。

更进一步的，外绝热实验箱体11一侧设置有由多个外部加热器14围绕形成的加热部，第二管路44穿过加热部与绝热煤样罐18相连通，加热部内设置有外部风扇55，外部加热器14、外部风扇55均与控制中心通信连接。

更进一步的，上述控制中心包括上位机29，上位机29可以采用PC机、笔记本电脑等设备，上位机29与一气相色谱分析仪28通信连接，传热煤管路33、绝热煤管路34均与气相色谱分析仪28相连通；外部绝热箱体11上设置有用于放置显示控制仪表的控制柜25，控制柜25与上位机29通信连接。

更进一步的，如图2与图3所示的，上述自动取样机构包括取样凹槽30与取样管路23，取样管路23与取样凹槽30相对应，取样凹槽30上设置有传送装置31，传送装置31可以采用皮带传样装置，传送装置31上设置有能移动的齿状取样器50，齿状取样器50能伸入对应罐体内，取样凹槽30一侧设置有取样风机32，随齿状取样器50移动至取样管路23下方，启动取样风机32将齿状取样器50上的煤样吹入取样管路23内，随取样管路23进入煤样收集器24。

更进一步的，上述煤样收集器包括立轴51，立轴51上设置有若干个能转动的横轴52，横轴52的两端分别设置有用于收集煤样的收纳管53。

更进一步的，上述绝热煤样罐18采用玻璃纤维材质、双层构造的杜瓦瓶，且内外表面镀锌，罐内为真空；上述传热煤样罐17为无氧铜材质的圆柱形罐，底部和顶部均安设石棉网；温度探头19为铂丝温度探头，其设置在对应罐体的中部。

为了更进一步的描述本实用新型，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

其为本实用新型实施例一种可以自动取样的多功能煤样升温氧化规律测试平台结构示意图。从图1中可看出本实用新型实施例的一种可以自动取样的多功能煤样升温氧化规律测试平台的大体结构，其中包括配气进气部，温度控制部，煤样升温实验装置，自动取样部，反应气体采集分析部，数据采集处理部这6个部分。

在一实施方式中，煤样升温实验装置为主要的实验装置，有传热升温模拟系统，绝热氧化模拟系统与热重实验组成，其中配气进气部，温度控制部，自动取样部，反应气体采集分析部，数据采集处理部为传热升温模拟系统，绝热氧化模拟系统所公用。

具体来说，本实用新型中的配气进气部包括空气压缩机1、若干个稳压阀、若干稳流阀、若干压力表、若干气瓶、若干空气流量计、若干三通通气阀门及一个蒸汽发生器8、一个混气室9和一个混气湿度测量仪10。进气配气部主要用于：通过控制柜25对稳压阀、稳流阀等仪表的控制，实现自动调节各种气体的配气与供气，使之达到预先设定的流量与比例，在经由混气室9混合通过对应管路，达到各个部分。本实施方式中，水蒸气由蒸汽发生器8提供，其余各实验气体如O₂,CO₂,N₂,CH₄等均有相应的气瓶5提供。稳压阀、稳流阀、压力表、三通通气阀门7、空气流量计等仪表均需对应设置。

本实用新型中的温度控制部包括外部绝热箱体11、带取样口的内绝热实验箱体12、内部加热器13、外部加热器14、第一管路43、第二管路44、内部风扇15、多个内部温度传感器20等。本实用新型温度控制部主要是：通过计算机程序来调控带取样口的内绝热实验箱12内内部加热器13或者外部绝热箱体11内外部加热器14的温度，通过控制柜25的控制，使内部加热器13、外部加热器14的温度及升温方式与实验设计方案相同，同时环境温度与第一管路43、第二管路44内的温度通多内部温度传感器20、外部温度传感器54、反馈给控制柜25从而实施温度的智能监控。进而实现升温，恒温的自动控制与检测。

本实用新型中的煤样升温实验装置主要包括重力传感器16、传热煤样罐17、绝热煤样罐18、多个温度探头19。本实用新型煤样升温实验装置是本实用新型中的核心装置，用于进行热重实验、传热升温实验和绝热氧化实验。通过对重力传感器16的检测，控制柜25以有效的反馈出来煤样罐重量随着温度的变化而变化。同时温度探头19可以有效的反应传热煤样罐17、绝热煤样罐18的温度，控制柜25以反应出传热升温和绝热氧化两个实验中煤样的温度变化曲线。

本实用新型中的自动取样部即为自动取样装置22，自动取样装置22主要包括：取样管路23和煤样收集器24。本部分主要实现在相应的设定温度下对传热升温实验和绝热氧化实验中的煤样进行取样。通过工学软件的控制自动取样装置22在设定的温度将煤样取出，并将煤样输送到取样管路23内，借由取样风机32将煤样通过取样管路23输送至煤样收集器24。

本实用新型中的反应气体采集分析部主要包括热量表26、冷却机构27、气相色谱分析仪28。本实用新型中的反应气体采集分析部主要用于测量绝热氧化实验模拟中，煤样自热氧化所产生的热量，和将传热升温与绝热氧化实验中产生的气体收集，冷却并加以分析，反应生成的气体从传热煤样罐17、绝热煤样罐18中产生，经输气管路14，由冷却装置27冷却，进入气相色谱分析仪28，再由气相色谱分析仪28自动完成气体的分析与检测，并记录相应的数据。

本实用新型中的数据采集处理部主要由上位机29组成，上位机29可以为PC机，PC机29连接反应气体采集分析部中的气相色谱分析仪28以及煤样升温实验装置中的温度探头19，重力传感器16，温度控制部中的内部加热器13、外部加热器14、内部温度传感器20、外部温度传感器54。主要用于对各种传感器，仪器所得到数据的存储，记录和分析。

如图2与图3所示的，其为本实用新型自动取样装置22大体运行为：样品由齿状取样器50取出，经传送装置31将样品送至由玻纤材质制造的取样管路23之取样凹槽30处，经由取样风机32提供风力，将样品输送至煤样收集器24处。

以上各元器件/设备介绍如下。

本实用新型配气进气部：空气压缩机1是用来压缩空气并提供一定压力的气体；稳压阀是用来见将实验气体的的压力设定在范围内；稳流阀是用来将通过这各阀的气体流量在单位时间内控制一个设定值；压力表是用来测量并指示环境压力；若干气瓶是用来提供实验所需要的指定气体；空气流量计是用来将吸入的空气流量转换成电信号，用来测量单位时间内流过仪器的气体流量；三通通气阀门是用来排放不符标准的的气体；一个蒸汽发生器8是用来提供一定的水蒸气，为实验气体提供特定的湿度；一个混气室9是用来充分混合实验气体；混气湿度测量仪10是用来测量实验气体的湿度；控制柜25是控制内部加热器13来改变取样口的内绝热实验箱体12内的温度，控制实验气体的流量，显示各个传感器所检测到的数据。

本实用新型中的温度控制部：外部绝热箱体11采用绝热材料为实验提供二次保护；带取样口的内绝热实验箱体12采用绝热材料保证热量不外散，同时自带取样口的设计方便取样；内部加热器13是用来控制带取样口的内绝热实验箱体12内的温度；内部温度传感器20是用来检测带取样口的内绝热实验箱体12内的温度；外部加热器14是用来控制外部绝热实验箱体11内的温度；外部温度传感器54是用来检测外部绝热实验箱体11内的温度；第一管路43、第二管路44是用来输送气体的，同时采取导热性与耐腐蚀较好的黄铜材料方便为实验气体传热；内部风扇15、外部风扇55是用来散热，同时也用来平衡实验箱体内的热量分布；控制柜25是控制内部加热器13、外部加热器14来改变内绝热实验箱12、外部绝热实验箱11内的温度，同时也可以控制实验气体的流量，同时显示各个传感器所检测到的数据。在本实施方案中控制柜25为配气进气部、温度控制部所公用。

本实用新型中的煤样升温实验装置：重力传感器16是用来检测对应罐体内的煤样重量随着温度的变化而变化；传热煤样罐17是用来进行传热升温实验的主要设备；绝热煤样罐18是用来进行绝热氧化实验的主要设备；多个温度探头19是用来检测煤样罐内煤样的温度。自动取样装置22是受工学软件的控制，在传热煤样罐17或绝热煤样罐18内达到设定的温度后，进行自动取样，并将煤样输送到对应取样管路23内。在取样管路23的一段应有一个取样风机32，在风力的作用下，将煤样通过取样管路23输送至煤样收集器24。

本实用新型中的反应气体采集分析部：热量表26是用来测量绝热氧化实验时煤样产生的热量，冷却机构27是用来冷却从对应罐体内形成的高温发硬气体；气相色谱分析仪28是用来对煤样罐内的气体进行检测，得到定性/定量的结果。本实用新型中的数据采集处理部：PC机29是用来对整个装置的控制及装置产生数据的分析和存储。此外，煤样为测试样品为煤粉或者煤粒，程序升温实验煤样粒度为50目-80目为佳，绝热氧化实验煤样粒度为80目左右。

本实验方式中，第一管路43、第二管路44为合金牌号为HPb59-3-2的铝黄铜材质，尺寸为直径为2.2mm，管路壁厚0.80mm，通过在带取样口的内绝热实验箱体12预热，使得第一管路43、第二管路44内的实验气体的温度与设定温度相同。

传热煤样罐17，为无氧铜材质的圆柱形罐，圆柱底部直径为8cm，高为12cm，底部和顶部均安设石棉网分别距离顶部底部为1cm，填充为高密度硅酸铝纤维，中部设有一个铂丝温度探头。

绝热煤样罐18，采用玻璃纤维材质、双层构造的杜瓦瓶圆柱底部直径为8cm，高为12cm，且内外表面镀锌，罐内为真空，底部和顶部均安设石棉网分别距离顶部底部为1cm，填充为高密度硅酸铝纤维，中部设有一个铂丝温度探头。

传热煤样罐上自动取样装置22，取样装置主体材料使用导热性较好的无氧铜材质。绝热煤样罐18上自动取样装置22，取样装置22主体材料使用导热性较差的玻璃纤维材质。取样管路23使用耐高温的，稳定性较好的PC材质，且一端连接风机，另一端连接煤样收集器24。内部加热器13、外部加热器14，采用的电磁加热方式，有热转化率高的优点。外部绝热箱体11与内绝热实验箱体12同样包括箱体和箱门，采用不锈钢内胆，外加石棉保护的双层结构，达到绝热保温的效果。

如下详细介绍热重分析，传热升温模拟过程及绝热氧化模拟过程的具体过程。

1.热重分析

为了节省实验时间，在进行传热升温模拟过程及绝热氧化模拟的同时，自行设计了一种热重分析试验方法。该方法基于热重分析方法，但是由于传统的热重分析要求煤样为2mg～5mg,天平灵敏度为0.1μg，并不适合传热升温模拟过程及绝热氧化模拟。由于传热升温模拟过程及绝热氧化模拟要求煤样重量为50g-100g，所以设置重力传感器的灵敏度设置为0.1mg。从而可以相对有效的测出煤样罐内的煤样随温度的变化而变化。

(一)煤样干燥。将符合粒度的煤样置于真空干燥箱干燥，选择干燥温度为27摄氏度，干燥时间为24小时。也可将煤样装入传热煤样罐17，然后将配气进气部连接氮气气瓶，调节控制柜25、使内部加热器13温度上升至27度。向传热煤样罐17内通入常温干燥氮气。

(二)程序升温。关闭传热煤样罐17两端的对应阀门，同时关闭对应气瓶5，使用控制柜25调节内部加热器13，设定加热器的升温速率为1℃/min，设定目标温度为不同煤种的深度氧化期末端温度。

(三)实验时煤样的温度与重量数据的采集。控制柜25过对温度探头19以及重力感应器16的监控，将数据通过程序软件传输给PC机29后，可以得到煤样重量与温度的关系。

(四)实验结束。当实验结束后，由控制柜25先关闭内部加热器13，然后相应的关闭气瓶5、空气压缩机1，再由控制柜25打开实验箱门进行散热，待取样口的内绝热实验箱体12内的温度在安全范围内，检测实验仪器完好后，再将仪器设备一同停止。

2.传热升温实验模拟

为了更加快速了解不同的煤样在不同气体成分，不同湿度，不同粒度等条件下的升温特性曲线与反应生成的气体进行检测与分析，同时又可以更好的和红外光谱与X射线衍射相结合。特设计一种带二次保护设施的传热升温试验模拟系统。

(一)煤样干燥，将符合粒度的煤样置于真空干燥箱干燥，选择干燥温度为27摄氏度，干燥时间为24小时。也可将煤样装入传热煤样罐17，然后将配气进气部连接氮气气瓶，调节控制柜25、使内部加热器13温度上升至27度。向传热煤样罐17内通入常温干燥氮气，通常，在常温下的干燥时间为24h。

(二)配气进气。按照先设定的参数，通过控制柜25调节配气进气部的阀门，使得实验气体的各种成分及湿度都相应的符合要求，经连接管路送到混气室9，再由稳压阀、空气流量计等仪表检测气体流量、压力数据，最后再由第一管路43将实验气体送到温度控制部，即送到由内部加热器13形成的加热部。

(三)程序控温。实验气体经第一管路43进入温度控制部，同时通过控制柜25控制内部加热器13，使加热器13按照1℃/min的速率升温升温，直至目标温度，设定目标温度为不同煤种的深度氧化期末端温度。最后通过第一管路43进入传热煤样罐，使煤样与高温气体进行反应。

(四)自动取样。通过控制柜25对自动取样装置22的控制，在设定的温度将煤粉样品取出，通过风力输送将煤样经取样管路23输送至煤样收集器24进行保存。

(五)气体采集。通过PC机29上工学软件的控制，将传热煤样罐17内的煤样在不同温度阶段排出的气体经过冷却机构27采集到气相色谱分析仪28中进行分析，并由气相色谱分析仪28自动记录分析所得数据，并将数据存储到PC机29。

(六)模拟停止。当完成煤样升温后，通过控制柜25关闭内部加热器13，然后相应的关闭气瓶5、空气压缩机1，再由控制柜25打开实验箱门进行散热，待取样口的内绝热实验箱体12内的温度在安全范围内，检测实验仪器完好后，再关闭气相色谱仪28以及PC机29等设备，该程序升温模拟程序停止。

3.绝热氧化实验模拟

(一)煤样干燥，将符合粒度的煤样置于真空干燥箱干燥，选择干燥温度为27摄氏度，干燥时间为24小时。也可将煤样装入绝热煤样罐18，然后将配气进气部连接氮气气瓶，调节控制柜25、使外部加热器14温度上升至27度。向绝热煤样罐18内通入常温干燥氮气，通常，在常温下的干燥时间为24h。

(二)配气进气。按照先设定的参数，通过控制柜25调节配气进气部的阀门，使得实验气体的各种成分及湿度都相应的符合要求，经连接管路送到混气室9，再由稳压阀、空气流量计等仪表检测气体流量、压力数据，最后再由第二管路44将实验气体送到绝热煤样罐18。

(三)程序控温。实验气体经第二管路44进入温度控制部，通过控制柜25与绝热煤样罐18内的温度探头20对绝热煤样罐18内的煤样温度进行检测，调整控制柜25控制外部加热器14使外部加热器14的温度始终比绝热煤样罐18内煤样的温度低1℃以保证绝热煤样罐18达到绝热自热氧化目的。最后再由第二管路44进入绝热煤样罐18，使煤样与气体进行反应。

(四)自动取样。通过控制柜25对自动取样装置22的控制，在设定的温度将煤粉样品取出，通过风力输送将煤样经取样管路23输送至煤样收集器24进行保存。

(五)气体采集。通过PC机29上工学软件的控制，将绝热煤样罐18内的煤样在不同温度阶段排出的气体经过热量表26，并得出绝热煤样罐内绝热自热的产热值，然后实验气体再通过冷却机构27采集到气相色谱分析仪28中进行分析，并由气相色谱分析仪28自动记录分析所得数据，并将数据存储到PC机29上。

(六)模拟停止。当完成煤样升温后，通过控制柜25关闭外部加热器14，然后相应的关闭气瓶5、空气压缩机1，再由控制柜25打开实验箱门进行散热，待取样口的内绝热实验箱体12内的温度在安全范围内，检测实验仪器完好后，再关闭气相色谱仪28以及PC机29等设备，该程序升温模拟程序停止。

本实用新型的热重分析，传热升温实验模拟，绝热氧化实验模拟共用温度控制部，煤样升温试验装置，数据采集处理部。本实用新型的传热升温实验模拟，绝热氧化实验模拟共用配气进气部，温度控制部，煤样升温试验装置，自动取样部，数据采集处理部，反应气体采集分析部。本实用新型通过PC机29对于工学软件的控制可以自动的控制相应的阀门，从而实现配气进气及温度调控的自动化。

本实用新型利用重力传感器16、PC机29和工学软件不仅可以进行热重分析，同时也可以对传热升温实验模拟，绝热氧化实验模拟中的煤样重量进行测定，记录和分析。

本实用新型利用控制柜25，PC机29和工学软件可以自动控制各种气体的流量，实现多种气体的定量混合，同时也可以通过加热器13对实验气体进行自动的升温，外部绝热箱体11、内绝热实验箱体12双重保护设计可以有效的防止高温气体的外泄，在实现自动化的同时，更加保证了安全。

本实用新型为更好的服务于红外光谱，X射线衍射等微观实验，利用自动取样装置22实现煤样在设定温度下的自动选取。本实用新型为更好的进行绝热氧化实验模拟，利用PC机29对外部温度传感器54进行检测，保证输送进入绝热煤样罐18的实验气体的温度要小于等于绝热煤样罐18内煤样的温度，再利用PC机29和工学软件可以自动控制各种气体的流量，实现多种气体的定量混合，由第二管路44将实验气体传输至绝热煤样罐18。这样不仅可以有效的控制多种气体定量混合、保证气路良好的密闭性，还可以减少人工操作，提高模拟的精度。

当然，以上说明仅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，所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 (8)

1.一种煤样升温氧化测试装置，其包括用于控制测试平台运行的控制中心，其特征在于，包括：

配气进气部，用于自动控制各种将要流入所述装置的气体的流量及比例，并将其进行混合，然后将混合气体引入对应测试运行部；

测试运行部包括外部绝热箱体，外部绝箱体内设置有带取样口的内绝热实验箱体，内绝热实验箱体内设置有传热煤样罐与绝热煤样罐，传热煤样罐与绝热煤样罐上均设置有重力传感器，传热煤样罐与绝热煤样罐分别配置有一自动取样机构，传热煤样罐与绝热煤样罐内均设置有高密度硅酸铝纤维层、温度探头，传热煤样罐通过传热煤管路、绝热煤样罐通过绝热煤管路分别与控制中心相联接，传热煤管路、绝热煤管路均通过一冷却机构，传热煤管路、绝热煤管路上分别设置有对应阀门，绝热煤管路上设置有一热量表；内绝热实验箱体内设置有温度传感器，重力传感器、温度传感器、温度探头均与控制中心通信连接。

2.根据权利要求1所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，上述配气进气部包括至少一个主管路与若干个支管路，主管路上设置有空气压缩机、主路稳压器、主路稳流阀、主路压力表与主路空气流量计，支管路上设置有气瓶、支路稳压器、支路稳流阀、支路压力表与支路空气流量计，主管路与若干个支管路均与一连接管路相连通，连接管路上设置有三通排气阀门，连接管路另一端与一混气室相连通，混气室上设置有一蒸汽管路，蒸汽管路上设置有一蒸汽发生器、蒸汽稳压阀、蒸汽温流阀、蒸汽压力表与蒸汽流量计，混气室上设置有第一管路与第二管路，第一管路与传热煤样罐相连通，第二管路与绝热煤样罐相连通，第一管路、第二管路上分别设置有混气湿度测量仪、混气稳压阀、混气流量计、截止阀、煤样压力表。

3.根据权利要求2所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，内绝热实验箱体一侧设置有由多个加热器围绕形成的加热部，第一管路穿过加热部与传热煤样罐相连通，加热部内设置有内部风扇，加热器、内部风扇均与控制中心通信连接。

4.根据权利要求2所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，外部绝热实验箱体一侧设置有由多个加热器围绕形成的加热部，第二管路穿过加热部与绝热煤样罐相连通，加热部内设置有外部风扇，加热器、外部风扇均与控制中心通信连接。

5.根据权利要求2所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，上述控制中心包括上位机，上位机与一气相色谱分析仪通信连接，传热煤管路、绝热煤管路均与气相色谱分析仪相连通；外部绝箱体上设置有用于放置显示控制仪表的控制柜，控制柜与上位机通信连接。

6.根据权利要求2所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，上述自动取样机构包括取样凹槽与取样管路，取样管路与取样凹槽相对应，取样凹槽上设置有传送装置，传送装置上设置有能移动的齿状取样器，齿状取样器能伸入对应罐体内，取样凹槽一侧设置有取样风机，随齿状取样器移动至取样管路下方，启动取样风机将齿状取样器上的煤样吹入取样管路内，随取样管路进入煤样收集器。

7.根据权利要求6所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，上述煤样收集器包括立轴，立轴上设置有若干个能转动的横轴，横轴的两端分别设置有用于收集煤样的收纳管。

8.根据权利要求2所述的煤样升温氧化测试装置，其特征在于，上述绝热煤样罐采用玻璃纤维材质、双层构造的杜瓦瓶，且内外表面镀锌，罐内为真空；上述传热煤样罐为无氧铜材质的圆柱形罐，底部和顶部均安设石棉网；温度探头为铂丝温度探头，其设置在对应罐体的中部。