CN216560443U - 一种敞开式厢体煤自燃检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种敞开式厢体煤自燃检测装置，包括数据分析单元、温度控制单元和用于放置煤样的炉体，所述温度控制单元包括温度控制器以及设置在煤样中的若干加热棒和若干热电偶，若干所述加热棒和热电偶均分层布置在所述煤样中，每层所述热电偶和所述加热棒交替布置，所述温度控制器用于控制每层所述加热棒的温度，所述数据分析单元用于分析每层所述热电偶的信号后整合并得出整个煤样的温度场，进而通过所述加热棒的温度变化得出所述温度场的变化规律；本实用新型通过将加热棒和热电偶分层布置在整个煤样中，并通过温度控制单元完成对整个煤样内温度场的测量，进而通过对加热棒温度的改变，得出整个煤样内温度场的变化规律。

Description

一种敞开式厢体煤自燃检测装置

技术领域

本实用新型涉及煤自燃实验装置技术领域，特别是涉及一种敞开式厢体煤自燃检测装置。

背景技术

煤炭一直以来作为我国能源经济的重要组成部分，同时也是铁路运输的重点物资。目前，中国是世界上最大的煤炭生产国，同时也是最大的出口国和消费国，煤炭作为主要的能源在相当长的时期内不会改变。此外，煤火不仅浪费宝贵的煤炭资源，而且还在世界范围内引起许多问题和风险。

由于我国科技水平不足，在运输过程中煤自燃的现象更是普遍存在。这不仅影响了铁路在运输过程中的正常秩序，给人类带来经济损失，甚至危及人民生命安全。随着此类问题越加严重，探究铁路运输过程中煤炭自燃的原因，确定煤炭自燃的性质是解决问题的前提。

目前存在的大部分实验厢体装置以及实验研究方法都主要侧重于探究煤样在底部进行升温加热时，煤体温度的变化与气体产生的变化规律。无法真实有效的检测出整个厢体中局部或者整体的煤样在发生自燃现象后温度场和气体场的变化；如公开号为CN111650242A的检测煤自燃产热产气特性对瓦斯浓度场影响的装置及方法中，将加热装置置于煤样底部进行加热，只能模拟温度从下向上的加热过程，无法真实的模拟煤样在燃烧过程中对于整体煤样的温度影响，如公开号为CN108931499A的一种煤自燃氧气浓度实验测试装置及实验测试方法中同样存在上述问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种敞开式厢体煤自燃检测装置及其检测方法，来解决无法真实、准确的模拟煤体在自燃情况下整体煤样的温度场的变化规律。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种敞开式厢体煤自燃检测装置，达到真实、准确的模拟煤体在自燃情况下整体煤样的温度场的变化规律的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种敞开式厢体煤自燃检测装置,包括数据分析单元、温度控制单元和用于放置煤样的炉体，所述温度控制单元包括温度控制器以及设置在煤样中的若干加热棒和若干热电偶，若干所述加热棒和热电偶均分层布置在所述煤样中，每层所述热电偶和所述加热棒交替布置，所述温度控制器用于控制每层所述加热棒的温度，所述数据分析单元用于分析每层所述热电偶的信号后整合并得出整个煤样的温度场，进而通过所述加热棒的温度变化得出所述温度场的变化规律。

优选地，还包括气体采集单元，所述气体采集单元包括设置在煤样中的抽气管路以及设置在炉体外的气泵、气体吸收池以及气体检测器，所述抽气管路一端向上延伸出所述煤样，另外一端向下延伸出所述炉体并与所述气泵一端连接，所述气泵另外一端与所述气体吸收池一端连接，所述气体吸收池另外一端与所述气体检测器一端连接，所述气体检测器另外一端与所述数据分析单元连接，所述数据分析单元用于分析气体场的变化规律。

优选地，所述温度控制单元还包括仪表显示盘，若干所述热电偶分别与所述仪表显示盘连接，所述仪表显示盘和所述温度控制器均与所述数据分析单元连接。

优选地，还包括设置在所述炉体上的风流调节单元，所述风流调节单元包括输风管路、设置在所述输风管路上的进风管路、出风管路和气压控制换向阀，所述输风管路设置在所述炉体内煤样的上方，所述出风管路位于所述输风管路所在平面的下方，所述气压控制换向阀设置在所述出风管路的出口端。

优选地，若干所述加热棒和所述热电偶均分层均匀布置在煤样中，每层所述热电偶布置在相邻层所述加热棒的上方。

优选地，在煤样最上方的相邻两层加热棒之间设置隔板。

优选地，所述气体检测器为热导式气体分析仪。

优选地，所述气体吸收池包括光谱仪、开设有进气口、出气口以及透光窗口的池体、设置在所述池体内壁上的平面反射镜和凹面反射镜以及设置在所述池体内的加热带，所述光谱仪用于接收经过池体内气体的光线。

优选地，所述池体底部设置有防震底座。

一种敞开式厢体煤自燃检测方法，包括以下步骤：

打开所述温度控制器对所述加热棒进行加热，通过数据分析系统分析热电偶的信号并得出整个煤样相应的温度场；

开启所述气体采集器并测出煤样燃烧产生的气体成分和浓度，通过数据分析单元得出相应的气体场；

调节所述加热棒的温度变化，并测得相应温度下温度场和气体场的数据，将所述加热棒处于不同温度下测得的温度场和气体场的数据进行对比分析，得出整个所述炉体内煤样的温度场和气体场的变化规律。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本实用新型通过将加热棒和热电偶分层布置在整个煤样中，并通过温度控制单元完成对整个煤样内温度场的测量，进而通过对加热棒温度的改变，得出整个煤样内温度场的变化规律。

2.本实用新型中还包括气体采集单元，气体采集单元包括设置在煤样中的抽气管路以及设置在炉体外的气泵、气体吸收池以及气体检测器，抽气管路一端向上延伸出煤样，另外一端向下延伸出炉体并与气泵一端连接，气泵另外一端与气体吸收池一端连接，气体吸收池另外一端与气体检测器一端连接，气体检测器另外一端与数据分析单元连接，数据分析单元用于分析气体场的变化规律。

3.本实用新型中还包括设置在所述炉体上的风流调节单元，风流调节单元包括输风管路、设置在输风管路上的进风管路、出风管路和气压控制换向阀，输风管路设置在炉体内煤样的上方，出风管路位于所述输风管路所在平面的下方，气压控制换向阀设置在出风管路的出口端，通过风向的控制，来真实模拟煤样在敞开厢体中的自燃情况，进而模拟并检测出煤样在风力作用下温度场和气体场的变化规律。

4.本实用新型中若干加热棒和热电偶均分层均匀布置在煤样中，每层热电偶布置在相邻层加热棒的上方，均匀布置的热电偶和加热棒使得对整个煤样的温度测量更加的全面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明结构示意图；

附图2为炉体和厢体内结构示意图；

附图3为气体吸收池结构示意图；

其中，1、厢体；2、炉体；3、进风管路；4、输风管路；5、气压控制换向阀；6、热电偶；7、隔板；8、加热棒；9、抽气管路；10、气泵；11、气体吸收池；12、气体检测器；13、仪表显示盘；14、温度控制器；15、数据分析系统；16、平面反射镜；17、凹面反射镜；18、气体吸收池；19、加热带；20、窗片；21、进出口；22、防震底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种敞开式厢体煤自燃检测装置，达到真实、准确的模拟煤体在自燃情况下整体煤样的温度场的变化规律的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，一种敞开式厢体煤自燃检测装置，包括数据分析单元、温度控制单元和用于放置煤样的炉体2，温度控制单元包括温度控制器14以及设置在煤样中的若干加热棒8和若干热电偶6，若干加热棒8和热电偶6均分层布置在煤样中，每层热电偶6和加热棒8交替布置，温度控制器14用于控制每层加热棒8的温度，数据分析单元用于分析每层热电偶6的信号后整合并得出整个煤样的温度场，进而通过加热棒8的温度变化得出温度场的变化规律；本发明通过将加热棒8和热电偶6分层布置在整个煤样中，并通过温度控制单元完成对整个煤样内温度场的测量，进而通过对加热棒8温度的改变，得出整个煤样内温度场的变化规律；进一步的，在炉体2外设置火车厢体1，并按照铁路运输中所使用的敞开厢体1进行设计，更加真实的模拟煤样在运输过程中火车厢体1中的温度场和其提倡的变化规律。

参考图1，还包括气体采集单元，气体采集单元包括设置在煤样中的抽气管路9以及设置在炉体2外的气泵10、气体吸收池11以及气体检测器12，抽气管路9一端向上延伸出煤样，另外一端向下延伸出炉体2并与气泵10一端连接，气泵10另外一端与气体吸收池11一端连接，气体吸收池11另外一端与气体检测器12一端连接，气体检测器12另外一端与数据分析单元连接，数据分析单元用于分析气体场的变化规律。

参考图1，温度控制单元还包括仪表显示盘13，若干所述热电偶6分别与仪表显示盘13连接，仪表显示盘13和温度控制器14均与数据分析单元连接。

参考图1，还包括设置在所述炉体2上的风流调节单元，风流调节单元包括输风管路4、设置在输风管路4上的进风管路3、出风管路和气压控制换向阀5，输风管路4设置在炉体2内煤样的上方，出风管路位于输风管路4所在平面的下方，气压控制换向阀5设置在出风管路的出口端，通过风向的控制，来真实模拟煤样在敞开厢体1中的自燃情况，进而模拟并检测出煤样在风力作用下温度场和气体场的变化规律。

参考图1至2，若干加热棒8和热电偶6均分层均匀布置在煤样中，每层热电偶6布置在相邻层加热棒8的上方，均匀布置的热电偶6和加热棒8使得对整个煤样的温度测量更加的全面。

参考图1，在煤样最上方的相邻两层加热棒8之间设置隔板7；通过设置隔板7可将煤样分割为表层煤样和下层煤样，在对表层煤样进行加热的过程可以单独分析表层煤样的温度场和气体场的温度变化，当去掉隔板7后，可得到表层温度及气体向深层煤样扩散的速率。

进一步的，气体检测器为热导式气体分析仪。

参考图3，气体吸收池11包括光谱仪、开设有进气口、出气口以及透光窗口的池体、设置在池体内壁上的平面反射镜16和凹面反射镜17以及设置在池体内的加热带19，光谱仪用于接收经过池体内气体的光线，并得出气体的浓度和成分。

参考图3，池体底部设置有防震底座22。

一种敞开式厢体煤自燃检测方法，包括以下步骤：

打开所述温度控制器14对所述加热棒8进行加热，通过数据分析系统15分析热电偶6的信号并得出整个煤样相应的温度场；

开启所述气体采集器并测出煤样燃烧产生的气体成分和浓度，通过数据分析单元得出相应的气体场；

调节所述加热棒8的温度变化，并测得相应温度下温度场和气体场的数据，将所述加热棒8处于不同温度下测得的温度场和气体场的数据进行对比分析，得出整个所述炉体内煤样的温度场和气体场的变化规律。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，包括数据分析单元、温度控制单元和用于放置煤样的炉体，所述温度控制单元包括温度控制器以及设置在煤样中的若干加热棒和若干热电偶，若干所述加热棒和热电偶均分层布置在所述煤样中，每层所述热电偶和所述加热棒交替布置，所述温度控制器用于控制每层所述加热棒的温度，所述数据分析单元用于分析每层所述热电偶的信号后整合并得出整个煤样的温度场，进而通过所述加热棒的温度变化得出所述温度场的变化规律。

2.根据权利要求1所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，还包括气体采集单元，所述气体采集单元包括设置在煤样中的抽气管路以及设置在炉体外的气泵、气体吸收池以及气体检测器，所述抽气管路一端向上延伸出所述煤样，另外一端向下延伸出所述炉体并与所述气泵一端连接，所述气泵另外一端与所述气体吸收池一端连接，所述气体吸收池另外一端与所述气体检测器一端连接，所述气体检测器另外一端与所述数据分析单元连接，所述数据分析单元用于分析气体场的变化规律。

3.根据权利要求1所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，所述温度控制单元还包括仪表显示盘，若干所述热电偶分别与所述仪表显示盘连接，所述仪表显示盘和所述温度控制器均与所述数据分析单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，还包括设置在所述炉体上的风流调节单元，所述风流调节单元包括输风管路、设置在所述输风管路上的进风管路、出风管路和气压控制换向阀，所述输风管路设置在所述炉体内煤样的上方，所述出风管路位于所述输风管路所在平面的下方，所述气压控制换向阀设置在所述出风管路的出口端。

5.根据权利要求1所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，若干所述加热棒和所述热电偶均分层均匀布置在煤样中，每层所述热电偶布置在相邻层所述加热棒的上方。

6.根据权利要求1所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，在煤样最上方的相邻两层加热棒之间设置隔板。

7.根据权利要求2所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，所述气体检测器为热导式气体分析仪。

8.根据权利要求7所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，所述气体吸收池包括光谱仪、开设有进气口、出气口以及透光窗口的池体、设置在所述池体内壁上的平面反射镜和凹面反射镜以及设置在所述池体内的加热带，所述光谱仪用于接收经过池体内气体的光线。

9.根据权利要求8所述的一种敞开式厢体煤自燃检测装置,其特征在于，所述池体底部设置有防震底座。

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