專利名稱：一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤炭檢測用的裝置，特別是涉及一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置。
背景技術(shù)：
煤炭自然發(fā)火是煤礦火災(zāi)主要的致因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國國有重點(diǎn)煤礦中具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井約占51.3%，占總礦井火災(zāi)的90%以上。煤炭自然發(fā)火造成了嚴(yán)重的煤炭資源浪費(fèi)，并威脅著井下作業(yè)人員的人身安全。為了能給現(xiàn)場火災(zāi)防治工作提出切實(shí)可行的對策措施，必須對煤自然發(fā)火的機(jī)理和宏觀特性進(jìn)行研究。 煤低溫氧化過程中釋放的熱量小、速率慢，這給開展煤自然發(fā)火氧化升溫特性研究帶來一點(diǎn)的困難。大型模擬實(shí)驗(yàn)可以較為真實(shí)的反應(yīng)煤自然發(fā)火的實(shí)際情況，但由于其需要的煤樣量特別大，測試周期較長(往往都在數(shù)十天或者數(shù)月以上)，工作量大，費(fèi)用高，重復(fù)性差的缺點(diǎn)，導(dǎo)致了推廣應(yīng)用的局限性。小型模擬實(shí)驗(yàn)速度快、成本低，容易控制等特點(diǎn)，受到了一些同行的青睞，但由于小型模擬試驗(yàn)煤樣量僅在數(shù)十至數(shù)百克間，這與實(shí)際現(xiàn)場煤自然發(fā)火情況相差甚遠(yuǎn)，很難真實(shí)模擬現(xiàn)場實(shí)際條件下煤自然發(fā)火情況。基于此，研發(fā)一種煤樣量適中，適用于實(shí)驗(yàn)室快速測定煤氧化特性的實(shí)驗(yàn)裝置迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，該裝置利用程序控溫方法分別實(shí)現(xiàn)絕熱氧化和加速氧化兩種實(shí)驗(yàn)條件來模擬煤自燃過程，可以對煤自燃的全過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外因素對煤自燃影響和煤的自然發(fā)火期的快速測定。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，包括有反應(yīng)筒和筒蓋，其所述反應(yīng)筒內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板，電加熱帶，絕熱保溫材料層和包裝鐵皮，反應(yīng)筒內(nèi)壁面不銹鋼板制成螺紋狀，反應(yīng)筒底部設(shè)有承煤托盤，進(jìn)氣管穿過反應(yīng)筒的壁面伸入底部氣體緩沖層內(nèi)，出氣管從上部氣體緩沖層引出，反應(yīng)筒內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭，反應(yīng)筒內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒頂處穿出，反應(yīng)筒內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒中間處穿出，反應(yīng)筒內(nèi)腔分布有氣體取樣點(diǎn)和SF6氣體注入點(diǎn)，氣體取樣管分別從上部氣體緩沖層壁面和反應(yīng)筒頂部伸出。 如上所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其反應(yīng)筒與筒蓋之間經(jīng)法蘭通過螺栓連接。 如上所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其反應(yīng)筒內(nèi)腔的熱電偶溫度探
頭和氣體取樣管經(jīng)鐵架整體固定。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是 1、利用程序控溫方法分別實(shí)現(xiàn)絕熱氧化和加速氧化兩種實(shí)驗(yàn)條件來模擬煤自燃過程；
2、模擬煤絕熱氧化過程時(shí)，程序控溫壁面設(shè)定為溫度跟蹤控制方式，根據(jù)內(nèi)外壁面的溫差，逐時(shí)調(diào)整電加熱帶提供的加熱量，確保補(bǔ)熱的連續(xù)性，再加上外側(cè)的絕熱保溫層，保證了煤氧復(fù)合的熱量沒有散失，很好的做到了對煤樣環(huán)境的絕熱，煤氧化放熱量是引起煤自燃唯一熱源； 3、模擬煤加速氧化過程時(shí)，程序控溫壁面設(shè)定為恒定加熱控制方式，電加熱帶提供恒定加熱量對煤體進(jìn)行加熱，此時(shí)是煤氧化放熱量和電加熱帶提供的恒定加熱量共同作用導(dǎo)致煤樣溫度升高，加速煤自燃過程，縮短測試時(shí)間； 4、反應(yīng)筒壁面、溫度和氣體檢測系統(tǒng)采用耐高溫材料，實(shí)驗(yàn)最高的承受溫度為20(TC，可以對煤自燃的全過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M； 5、保證較高精度的溫度、氣體檢測系統(tǒng)，能夠較準(zhǔn)確地測定出煤體溫度場和氣體濃度場的分布情況。


本發(fā)明的附圖為整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本發(fā)明建造一個(gè)裝煤量適中能夠近似模擬在實(shí)際煤場的漏風(fēng)強(qiáng)度、浮煤厚度和蓄熱條件下的煤自燃過程，可以反映煤自燃過程溫度場和指標(biāo)氣體濃度場的分布情況，實(shí)現(xiàn)測試周期短，測試成本低。 本發(fā)明的基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，反應(yīng)筒內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板，電加熱帶，絕熱保溫材料層和包裝鐵皮，反應(yīng)筒內(nèi)壁面不銹鋼板做成螺紋狀，底部有承煤托盤，進(jìn)氣管伸入底部氣體緩沖層內(nèi)，出氣管從上部氣體緩沖層引出，反應(yīng)筒內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭，內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從筒頂穿出，內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從筒體中間穿出，反應(yīng)筒內(nèi)腔分布有氣體取樣點(diǎn)，氣體取樣管分別從上部氣體緩沖層的壁面和筒頂部伸出。 如圖所示，本發(fā)明所述的基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，反應(yīng)筒1內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板3，電加熱帶4，(加熱功率為0W-200W可調(diào))，絕熱保溫材料層5 (材料為厚0. lm的硅酸鋁保溫板)和包裝鐵皮6。反應(yīng)筒1內(nèi)壁面不銹鋼板3做成螺紋狀，避免了過多的氣體沿內(nèi)壁面通過反應(yīng)筒，反應(yīng)筒1底部有承煤托盤7，進(jìn)氣管8穿過反應(yīng)筒1的壁面伸入底部氣體緩沖層10內(nèi)，出氣管9上部氣體緩沖層11引出，反應(yīng)筒1內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭12，內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒頂部13處穿出，內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒1中部14處穿出，反應(yīng)筒1內(nèi)腔分布有氣體取樣點(diǎn)15和SF6氣體注入點(diǎn)16，氣體取樣管17分別從上部氣體緩沖層11壁面和反應(yīng)筒l頂部伸出。反應(yīng)筒1與筒蓋2之間經(jīng)法蘭通過螺栓18連接。反應(yīng)筒l內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭12和氣體取樣管17經(jīng)鐵架19整體固定。 利用該裝置進(jìn)行煤自燃模擬過程是在實(shí)驗(yàn)開始之前需要校準(zhǔn)溫度和氣體檢測設(shè)備，把煤樣逐漸加入反應(yīng)筒1內(nèi)，裝好煤樣后蓋緊筒蓋2，將進(jìn)氣管8接入空氣并將氣體流量和初始溫度調(diào)節(jié)到設(shè)定的值，電加熱帶4提供恒定功率對煤體進(jìn)行加熱，啟動(dòng)溫度控制和檢測系統(tǒng)，反應(yīng)筒1內(nèi)腔各點(diǎn)煤樣的溫度及氣體濃度均會(huì)隨時(shí)間變化，實(shí)時(shí)連續(xù)跟蹤爐內(nèi)各點(diǎn)溫度變化，計(jì)算機(jī)每十分鐘記錄好所有數(shù)據(jù)以便分析，由于采用外加熱源對煤體加熱，加速煤自燃過程，縮短測試時(shí)間。
權(quán)利要求
一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，包括有反應(yīng)筒和筒蓋，其特征在于所述反應(yīng)筒(1)內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板(3)，電加熱帶(4)，絕熱保溫材料層(5)和包裝鐵皮(6)，反應(yīng)筒(1)內(nèi)壁面不銹鋼板(3)制成螺紋狀，反應(yīng)筒(1)底部設(shè)有承煤托盤(7)，進(jìn)氣管(8)穿過反應(yīng)筒(1)的壁面伸入底部氣體緩沖層(10)內(nèi)，出氣管(9)從上部氣體緩沖層(11)引出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭(12)，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒頂部(13)處穿出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒中部(14)處穿出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔分布有氣體取樣點(diǎn)(15)和SF6氣體注入點(diǎn)(16)，氣體取樣管(17)分別從上部氣體緩沖層(10)壁面和反應(yīng)筒(1)頂部伸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其特征在于反應(yīng)筒(1)與筒蓋(2)之間經(jīng)法蘭通過螺栓(18)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其特征在于反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭(12)和氣體取樣管(17)經(jīng)鐵架(19)整體固定。
全文摘要
一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，涉及一種煤炭檢測用的裝置，反應(yīng)筒(1)內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板(3)，電加熱帶(4)，絕熱保溫材料層(5)和包裝鐵皮(6)，反應(yīng)筒(1)底部設(shè)有承煤托盤(7)，進(jìn)氣管(8)穿過反應(yīng)筒(1)的壁面伸入底部氣體緩沖層(10)內(nèi)，出氣管(9)從上部氣體緩沖層(11)引出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭(12)，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔分布有氣體取樣點(diǎn)(15)和SF6氣體注入點(diǎn)(16)。該裝置利用程序控溫方法分別實(shí)現(xiàn)絕熱氧化和加速氧化兩種實(shí)驗(yàn)條件下煤自燃過程，可以對煤低溫氧化特性進(jìn)行較精確的測定。
文檔編號(hào)G01N33/22GK101776677SQ20091024867
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者宋雙林, 張衛(wèi)亮, 梁運(yùn)濤, 王剛, 羅海珠, 賀明新 申請人:煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院