CN2718573Y - 一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，它包括由气瓶，减压阀，稳压稳流阀，气体流量控制器和导气管组成的预热气路装置、气浴温度控制箱和设在温度控制箱内的绝热煤样罐、温度控制系统，气浴温度控制箱内的气浴环境温度控制器由温度传感器、测温板、A/D转换器、单片机系统、温度控制器和电加热器组成，进入煤样罐内的气体先通过盘绕在气浴温度控制箱内的铜质导气管进行预热，在煤样低温氧化过程中气浴温度控制箱内的环境温度始终跟踪绝热煤样罐内煤样温度，使煤样低温氧化过程产生的热量不散失而保存在煤样内，从而模拟煤炭自燃过程，其测试煤样量小，装置结构简单，测试周期短，体积小，具有广泛的实用性。

Description

一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，尤其适用于对煤炭自燃过程进行模拟，研究煤炭自燃特性，对煤自燃倾向性进行测试和分类。

二、背景技术

煤炭自燃是煤矿矿井和煤炭储运过程的重大灾害之一。对煤炭自燃过程及其特性的研究，特别是对煤的自燃倾向性的测试与分类是防治煤炭自燃的一项重要基础工作。目前我国煤炭行业在煤炭自燃倾向性测试手段方面，主要采用色谱动态吸氧方法来确定煤的自燃倾向性，该方法是根据煤在30℃时对氧气的物理吸附能力来确定煤的自燃倾向性大小，即根据吸氧量来确定煤的自燃倾向性强弱，这是一种间接的测定方法，不能反映出煤炭自燃的化学特性和过程特征。由于煤在低温氧化过程中放出的热量非常微小，因此在实验室开展煤炭自燃氧化升温特性的直接实验比较困难，特别是在小煤样的实验条件下。为测定煤的自燃特性，一般采用较大煤样的实验装置，该装置由一个内壁装有隔水层的大容器构成，容器上设有进出气口，在容器内部按一定方式设置多个温度传感器，以此来对煤炭自燃过程和特性进行测试，这类实验煤样量往往需要数百公斤，甚至数吨数十吨，而且测试周期长，测试一个煤样需要数十天到数个月，其测试工作量大，费用高，很难进行重复测试，推广应用较困难。

三、发明内容

鉴于已有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，测试周期短，体积小的一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置。

本实用新型一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，它包括预热气路装置和与预热气路装置相连接的氧气浓度监测仪气浴温度控制箱，气浴温度控制箱内设有作为煤样低温氧化反应器的绝热煤样罐、温度传感器和温度控制装置。

本实用新型一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，预热气路装置由钢质导气管顺序连接干空气瓶、氮气瓶、气体流量控制器和设在气浴温度控制箱内的铜质导气管构成，干空气瓶和氮气瓶上均设有减压阀和稳压稳流阀；绝热煤样罐为双层真空绝热容器，绝热煤样罐内设有温度传感器、进气管和出气管；设在温度控制箱内的绝热煤样罐后部设有防护网，防护网后设有电加热器和电风扇；气浴温度控制箱内的温度控制装置由温度传感器、与温度传感器顺序连接的测温板、A/D转换器、单片机系统、温度控制器和电加热器构成；气浴温度控制箱面板上设有显示屏和控制按钮，气浴温度控制箱和气浴温度控制系统能对箱体内的温度进行恒温和跟踪控制，并在通过控制按钮和显示屏显示数据。

本实用新型一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，最适用于对煤炭自燃过程进行模拟，研究煤炭自燃特性，对煤自燃危险性进行测试和分类。采用由气瓶，减压阀，稳压稳流阀，气体流量控制器和导气管组成的预热气路装置、气浴温度控制箱和设在温度控制箱内的绝热煤样罐、温度控制系统，在煤样低温氧化过程中气浴温度控制箱内的环境温度始终跟踪绝热煤样罐内煤样温度上升而上升，使煤样低温氧化过程产生的热量不散失而保存在煤样内，从而模拟煤炭自燃过程，煤样仅仅因为自身氧化发出的热量而使煤样温度上升。该装置测试煤样量小，测试周期短，体积小，可重复性好，操作方便，具有广泛的实用性。

四、附图说明

图1是本实用新型局部剖结构示意图。

图2是本实用新型左视剖面结构示意图。

图3是本实用新型系统框图。

图中：1-干空气瓶，2-氮气瓶，3-减压阀，4-稳压稳流阀，5-钢质导气管，6-气体流量控制器，7-防护网，8-气浴温度控制箱，9-电风扇，10-氧气浓度监测仪，11-显示屏，12-控制按钮，13-绝热煤样罐内温度传感器，14-进气管，15-固定架16-绝热煤样罐，17-电加热器，18-石棉保温层，19-铜质导气管，20-出气管，21-罐塞，22-温度传感器。

五、具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：

本实用新型一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，它主要由预热气路装置、与预热气路装置相连接的气浴温度控制箱8、设在气浴温度控制箱8内的绝热煤样罐16和温度控制装置组成，预热气路装置由钢质导气管5顺序连接干空气瓶1、氮气瓶2、气体流量控制器6和设在气浴温度控制箱8内的铜质导气管19构成，干空气瓶1和氮气瓶2上均设有减压阀3和稳压稳流阀4；铜质导气管19环形盘绕在控制箱8内，其长度为15～30m，其外径为7.3mm内径为2mm。气体流量控制器6安装在钢质导气管5与气浴温度控制箱8连接之间，钢质导气管5外径为3mm内径为2mm。作为煤样低温氧化反应器的绝热煤样罐16和温度传感器22设在气浴温度控制箱8内，温度控制箱8的面板上设有显示屏11和控制按钮12。绝热煤样罐16为双层真空绝热容器，绝热煤样罐16内设有温度传感器13、有机玻璃进气管14和出气管20，罐口设有硅橡胶密封盖21，温度传感器13、有机玻璃进气管14和出气管20穿过密封盖21分别与温控调节转换控制系统、铜质导气管19和气量控制调节器10连接，绝热煤样罐16设在装有石棉网的固定架15内。设在温度控制箱8内的绝热煤样罐16后部设有防护网7，防护网7后设有电加热器17和电风扇9。气浴温度控制箱8内的温度控制装置由温度传感器22、与温度传感器22顺序连接的测温板、A/D转换器、单片机系统、温度控制器和电加热器17构成。温度控制箱8上还连接有氧气浓度检测仪器10，氧气浓度检测仪器10上设有气体排空管。

工作原理：干空气1或者氮气2经减压阀3后通过稳压稳流阀4由钢质导气管5流经气体流量控制器6对气体流量进行控制后进入盘绕在气浴温度控制箱8内的铜质量导气管19，铜质量导气管19连接气管14，进气管14通过罐塞21紧挨中心位置处进入到绝热煤样罐16底部位置处，出气管20管口位于煤样上表面与罐塞21底部之间的位置处，气体从通过罐塞21的出气管20出来后流经氧气浓度监测仪10进行氧气浓度检测，然后放空；绝热煤样罐16为双层构造，内外表面光洁，在双层内抽真空，为近似圆柱体，绝热煤样罐16放置于规定架15内；温度传感器13位于绝热煤样罐中心位置，用于探测煤样的温度；气浴温度控制箱体8采用不锈钢内壁和外壁，内外壁之间包括箱门均衬石棉保温层18以保证良好的隔热效果；气浴温度控制箱8箱体内后部安装一电风扇9，电风扇9前布置电加热器17，在电加热器17前为保护钢丝网7，气浴温度控制箱体8内装有环境温度传感器22；气浴温度控制箱内的气浴环境温度由温度传感器、测温板、A/D转换器、单片机系统和温度控制器进行恒温或者温度跟踪控制。当设定恒温温度后，气浴环境温度传感器22监测到气浴温度控制箱8内气体温度值，如果该温度值小于设定温度值，起动电加热器17，加热直到使气浴温度控制箱8内气体温度达到设定值并保持恒温；如果温度传感器22监测到气浴温度控制箱8内气体温度值大于设定温度值，由动电风扇9强制对流使其温度降到设定温度值，并保持恒定。当将温度控制方式设定为跟踪升温方式时，温度传感器22监测到气浴温度控制箱8内气体温度值并与绝热煤样罐内的温度传感器13监测到的温度值进行对比，如果温度传感器22监测到的温度值小于或者大于温度传感器13监测到的温度值，起动加热电阻丝7加热或者由电风扇9强制对流降温使气浴温度控制箱8内环境温度尽可能接近温度传感器13所探测到的温度。气浴温度控制箱体面板和PC机上可以对温度控制参数进行设置，对煤样温度通过温度传感器、测温板、A/D转换器、单片机系统和PC机进行采集、显示和存贮。氧气浓度随时间的变化通过氧气浓度监测仪10并通过数据接口在PC机上进行显示和存贮。

Claims (5)

1.一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，其特征在于：它包括预热气路装置和与预热气路装置相连接的氧气浓度监测仪(10)和气浴温度控制箱(8)，气浴温度控制箱(8)内设有作为煤样低温氧化反应器的绝热煤样罐(16)、温度传感器(22)和温度控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，其特征在于：所述的预热气路装置由钢质导气管(5)顺序连接干空气瓶(1)、氮气瓶(2)、气体流量控制器(6)和设在气浴温度控制箱(8)内的铜质导气管(19)构成，干空气瓶(1)和氮气瓶(2)上均设有减压阀(3)和稳压稳流阀(4)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，其特征在于：所述绝热煤样罐(16)为双层真空绝热容器，绝热煤样罐(16)内设有温度传感器(13)、进气管(14)和出气管(20)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，其特征在于：设在温度控制箱(8)内的绝热煤样罐(16)后部设有防护网(7)，防护网(7)后设有电加热器(17)和电风扇(9)。

5.根据权利要求1所述的一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试装置，其特征在于：所述的温度控制装置由温度传感器(22)、与温度传感器(22)顺序连接的测温板、A/D转换器、单片机系统、温度控制器和电加热器(17)构成。

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